JP7669261B2 - Organic Piezoelectric Film - Google Patents
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Description
本発明は、有機圧電フィルムに関する。 The present invention relates to an organic piezoelectric film.
従来、圧電性を有するフィルム又は膜として、種々の有機圧電フィルム及び無機誘電体膜が知られている。
なかでも、有機圧電フィルムは、無機誘電体膜とは異なり可撓性を有するという利点を有するので、様々な用途への適用が可能である。
例えば、特許文献1では、圧電フィルムとして、タッチパネル用又はタッチ圧検出用の分極化フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体フィルムが開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various organic piezoelectric films and inorganic dielectric films are known as films or membranes having piezoelectricity.
Among them, organic piezoelectric films have the advantage of being flexible, unlike inorganic dielectric films, and therefore can be used in a variety of applications.
For example, Patent Document 1 discloses a polarized vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene copolymer film for use in a touch panel or for detecting touch pressure as a piezoelectric film.
近年、優れた操作性の利点から、入力部材として機械式ボタンの替わりにタッチパネルを備える電子機器が増えている。しかし、機械式ボタンの場合、ユーザーはボタンを動かした操作感を得られるのに対し、タッチパネルではそのような操作感を得られないという不利点がある。
このような不利点を解消するため、タッチパネルを操作したユーザーに触覚をフィードバックするようにした、可撓性のピエゾ・アクチュエータを備えるタッチパネルが提案されている(例えば、特許文献2)。このような、タッチパネルを操作したユーザーに触覚をフィードバックする技術等を用いた機器は、一般に、ハプティックデバイスと称されている。
In recent years, an increasing number of electronic devices are being equipped with touch panels instead of mechanical buttons as input members due to their superior operability. However, mechanical buttons have the disadvantage that users cannot get the same operational feel as when they move a button, whereas touch panels have the disadvantage that users cannot get the same operational feel as when they move a button.
In order to overcome such disadvantages, a touch panel equipped with a flexible piezoelectric actuator that provides tactile feedback to a user who operates the touch panel has been proposed (for example, Patent Document 2). Such devices that use technology for providing tactile feedback to a user who operates the touch panel are generally referred to as haptic devices.
一方、スマートフォン、及びタブレット等のモバイル電子機器は、ユーザーが持ち運ぶので、2次電池を備える。その充電の頻度を少なくするため、このような電子機器等に用いることができる、圧電素子を用いた振動発電装置が提案されている(特許文献3)。 On the other hand, mobile electronic devices such as smartphones and tablets are equipped with secondary batteries because they are carried around by the user. In order to reduce the frequency of charging, a vibration power generation device using a piezoelectric element that can be used in such electronic devices has been proposed (Patent Document 3).
圧電フィルムは加工性が良く、大面積で薄膜化が容易な圧電素子であり、従来のセラミック圧電素子と比較して、大面積で電圧感度の高い動的圧力センサーを作製することができる。例えば、ベッドやマット、シート等の弾力性のある支持体に掛かる荷重を検出し、人や動物、物体等の存在の有無を判定する圧力センサーとして用いられる。 Piezoelectric film is a piezoelectric element that is easy to process and form into a thin film over a large area, and compared to conventional ceramic piezoelectric elements, it is possible to create dynamic pressure sensors with a large area and high voltage sensitivity. For example, it can be used as a pressure sensor to detect the load applied to elastic supports such as beds, mats, and sheets, and determine the presence or absence of people, animals, objects, etc.
近年、プラスチック等の可撓性基板を用いたフレキシブルディスプレイに関する研究が進められている。
このようなフレキシブルディスプレイの基板として、例えば、特許文献4において透明プラスチックフィルムにガスバリア層や透明導電層を積層したフレキシブルディスプレイ基板が開示されている。
フレキシブルディスプレイは、従来のガラス基板を用いたディスプレイと比較して、軽量性、薄さ、及び可撓性等において優位性を有し、従って、円柱等の曲面にも設置可能である。更に、丸めて収納することが可能なので、大画面であっても携帯性を損なうことがない。これらの利点から、フレキシブルディスプレイは、例えば、広告等の掲示用、及びPDA(携帯情報端末)等の表示装置用の用途で注目されている。
このようなフレキシブルディスプレイを、テレビジョン受像機等のように画像と共に音声を再生する画像表示装置兼音声発生装置として使用する場合、音声を発生するための音響装置であるスピーカーが必要である。
ここで、従来のスピーカー形状としては、漏斗状のいわゆるコーン型、及び球面状のドーム型等が一般的である。しかしながら、これらのスピーカーを上述のフレキシブルディスプレイに内蔵すると、フレキシブルディスプレイの長所である軽量性、及び可撓性が損なわれる虞れがある。一方、スピーカーを外付けにすると、持ち運び等が容易でなくなる
こと、曲面状の壁への設置が困難になること、及び美観が損なわれること等の不利点が生じる虞がある。
このような背景において、軽量性、及び可撓性を損なうことなくフレキシブルディスプレイに一体化可能なスピーカーとして、シート状で可撓性を有する圧電フィルムを採用することが、例えば、特許文献5に開示されている。
2. Description of the Related Art In recent years, research into flexible displays using flexible substrates such as plastics has progressed.
As an example of such a substrate for a flexible display, Patent Document 4 discloses a flexible display substrate in which a gas barrier layer and a transparent conductive layer are laminated on a transparent plastic film.
Flexible displays have advantages over conventional displays using glass substrates in terms of light weight, thinness, flexibility, etc., and therefore can be installed on curved surfaces such as cylinders. Furthermore, they can be rolled up for storage, so portability is not compromised even with a large screen. Due to these advantages, flexible displays have been attracting attention for use in, for example, advertisement displays and display devices such as PDAs (personal digital assistants).
When such a flexible display is used as an image display device and sound generating device that reproduces sound along with images, such as a television receiver, a speaker, which is an acoustic device for generating sound, is required.
Here, conventional speaker shapes are generally a funnel-shaped so-called cone type and a spherical dome type. However, if these speakers are built into the flexible display, there is a risk that the advantages of the flexible display, such as light weight and flexibility, will be lost. On the other hand, if the speaker is attached externally, there is a risk that disadvantages such as portability will be reduced, installation on a curved wall will be difficult, and the aesthetic appearance will be impaired will occur.
In this context, for example, Patent Document 5 discloses the use of a sheet-like flexible piezoelectric film as a speaker that can be integrated into a flexible display without compromising its light weight and flexibility.
近年では、より大画面のタッチパネルが求められている。従って、タッチ圧検出が可能なタッチパネルにおいて、タッチ圧検出用に用いられる圧電フィルムも大画面であることが望ましい。
しかし、従来の圧電フィルムは、このような大画面のタッチパネルに使用する場合、圧電性の面内ばらつきの小ささが十分でなかった。
具体的には、タッチ圧検出が可能なタッチパネル(特に、大画面のタッチパネル)に用いられる有機圧電フィルムの圧電性の面内ばらつきの小ささが十分でない場合、同じ押圧であっても、タッチ位置によって生じる電気信号が変動するので、デバイスが、押圧が異なると判断して誤作動が生じるという問題がある。
In recent years, there has been a demand for larger touch panels, and therefore, in a touch panel capable of detecting touch pressure, it is desirable for the piezoelectric film used for detecting touch pressure to also have a large screen.
However, when conventional piezoelectric films are used in such large-screen touch panels, the in-plane variation in piezoelectricity is not sufficiently small.
Specifically, if the in-plane variation in piezoelectricity of an organic piezoelectric film used in a touch panel capable of detecting touch pressure (especially a large-screen touch panel) is not small enough, even with the same pressure, the electrical signal generated will vary depending on the touch position, resulting in the device determining that the pressure is different and causing a malfunction.
また、従来の圧電フィルムは、ハプティックデバイスに使用する場合、圧電性の面内ばらつきの小ささが十分でなかった。
具体的には、ハプティックデバイスに用いられる有機圧電フィルムの圧電性の面内ばらつきの小ささが十分でない場合、フィードバックされる触覚にばらつきが発生し、安定した操作感が得られず、操作ミス、及びデバイスの誤作動を招くという問題がある。
Furthermore, when conventional piezoelectric films are used in haptic devices, the in-plane variation in piezoelectricity is not sufficiently small.
Specifically, if the in-plane variation in piezoelectricity of the organic piezoelectric film used in a haptic device is not small enough, variation will occur in the tactile feedback, preventing a stable operating feel, leading to operational errors and malfunctions of the device.
また、従来の圧電フィルムは、振動発電装置に使用する場合、圧電性の面内ばらつきの小ささが十分でなかった。
具体的には、振動発電装置に用いられる有機圧電フィルムの圧電性の面内ばらつきの小ささが十分でない場合、振動量が同じであっても、一定した安定な発電量が得られない、という問題がある。
Furthermore, when conventional piezoelectric films are used in vibration power generation devices, the in-plane variation in piezoelectricity is not sufficiently small.
Specifically, if the in-plane variation in piezoelectricity of the organic piezoelectric film used in the vibration power generation device is not small enough, a constant and stable amount of power generation cannot be obtained even if the amount of vibration is the same.
また、圧力センサー(特に、大面積の圧力センサー)に用いられる有機圧電フィルムの圧電性の面内ばらつきの小ささが十分でない場合、同じ押圧であっても、圧力がかかる位置によって、生じる電気信号が変動するので、センシングが不安定になるという問題がある。 In addition, if the in-plane variation in piezoelectricity of the organic piezoelectric film used in a pressure sensor (especially a large-area pressure sensor) is not small enough, even with the same pressure, the electrical signal generated will vary depending on the position where the pressure is applied, resulting in unstable sensing.
また、平面スピーカー(特に、大面積の平面スピーカー)に用いられる有機圧電フィルムの圧電性の面内ばらつきの小ささが十分でない場合、面内の場所によって発生する音が変動するので、音質が低下するという問題がある。 In addition, if the in-plane variation in piezoelectricity of the organic piezoelectric film used in flat speakers (especially large-area flat speakers) is not small enough, the sound generated will vary depending on the location on the surface, resulting in a problem of poor sound quality.
従って、本発明は、圧電性の面内ばらつきが特に小さい有機圧電フィルムを提供することを課題とする。 Therefore, the objective of the present invention is to provide an organic piezoelectric film with particularly small in-plane variation in piezoelectricity.
本発明者らは、鋭意検討の結果、
圧電定数d33の変動係数が50%以下である有機圧電フィルムによって、前記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
As a result of extensive investigation, the present inventors have found that
The inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by an organic piezoelectric film having a coefficient of variation of the piezoelectric constant d33 of 50% or less, and have thus completed the present invention.
本発明は、次の態様を含む。 The present invention includes the following aspects:
項1.
圧電定数d33の変動係数が2.0以下である有機圧電フィルム。
項2.
圧電定数d33が0.5~30pC/Nの範囲内である項1に記載の有機圧電フィルム。項3.
圧電定数d33が0.5~2.0pC/N未満の範囲内である項1に記載の有機圧電フィルム。
項4.
圧電定数d33が2.0~4.0pC/N未満の範囲内であり、且つその変動係数が1.0以下である項1に記載の有機圧電フィルム。
項5.
圧電定数d33が4.0~6.0pC/N未満の範囲内であり、且つその変動係数が0.6以下である項1に記載の有機圧電フィルム。
項6.
圧電定数d33が6.0~10.0pC/N未満の範囲内であり、且つその変動係数が0.4以下である項1に記載の有機圧電フィルム。
項7.
圧電定数d33が10.0~14.0pC/N未満の範囲内であり、且つその変動係数が0.3以下である項1に記載の有機圧電フィルム。
項8.
圧電定数d33が14.0~30.0pC/Nの範囲内であり、且つその変動係数が0.15以下である項1に記載の有機圧電フィルム。
項9.
引張弾性係数が0.4~5GPaの範囲内である、項1~8のいずれか1項に記載の有機圧電フィルム。
項10.
リタデーションが200~10000nmの範囲内である、項1~9のいずれか1項に記載の有機圧電フィルム。
項11.
リタデーションが0.5~200nmの範囲内である、項1~9のいずれか1項に記載の有機圧電フィルム。
項12.
分極化フッ化ビニリデン系重合体フィルムからなる項1~11のいずれか1項に記載の有機圧電フィルム。
項13.
内部ヘイズ値が0.05~80%の範囲内である項1~12のいずれか1項に記載の有機圧電フィルム。
項14.
内部ヘイズ値が5~90%の範囲内である項1~12のいずれか1項に記載の有機圧電フィルム。
項15.
項1~14のいずれか1項に記載の有機圧電フィルム(好ましくは、項1~13のいずれか1項に記載の有機圧電フィルム)を有する圧電パネル。
項16.
項1~14のいずれか1項に記載の有機圧電フィルム(好ましくは、項1~12、及び14のいずれか1項に記載の有機圧電フィルム)を有する圧力センサー。
項17.
項1~14のいずれか1項に記載の有機圧電フィルム(好ましくは、項1、2、5~12、及び14のいずれか1項に記載の有機圧電フィルム)を有するハプティックデバイス。項18.
項1~14のいずれか1項に記載の有機圧電フィルム(好ましくは、項1、2、5~12、及び14のいずれか1項に記載の有機圧電フィルム)を有する振動発電装置。
項19.
項1~14のいずれか1項に記載の有機圧電フィルム(好ましくは、項1、2、5~12、及び14のいずれか1項に記載の有機圧電フィルム)を有する平面スピーカー
Item 1.
An organic piezoelectric film having a coefficient of variation of piezoelectric constant d33 of 2.0 or less.
Item 2.
Item 2. An organic piezoelectric film according to item 1, having a piezoelectric constant d 33 in the range of 0.5 to 30 pC/N.
2. The organic piezoelectric film according to item 1, wherein the piezoelectric constant d 33 is within the range of 0.5 to less than 2.0 pC/N.
Item 4.
2. An organic piezoelectric film according to item 1, wherein the piezoelectric constant d 33 is in the range of 2.0 to less than 4.0 pC/N, and the variation coefficient thereof is 1.0 or less.
Item 5.
2. An organic piezoelectric film according to item 1, wherein the piezoelectric constant d 33 is in the range of 4.0 to less than 6.0 pC/N and the variation coefficient thereof is 0.6 or less.
Item 6.
2. An organic piezoelectric film according to item 1, wherein the piezoelectric constant d 33 is in the range of 6.0 to less than 10.0 pC/N and the variation coefficient thereof is 0.4 or less.
Item 7.
2. An organic piezoelectric film according to item 1, wherein the piezoelectric constant d 33 is in the range of 10.0 to less than 14.0 pC/N and the variation coefficient thereof is 0.3 or less.
Item 8.
2. An organic piezoelectric film according to item 1, wherein the piezoelectric constant d 33 is in the range of 14.0 to 30.0 pC/N and the variation coefficient thereof is 0.15 or less.
Item 9.
Item 9. The organic piezoelectric film according to any one of items 1 to 8, having a tensile elastic modulus in the range of 0.4 to 5 GPa.
Item 10.
Item 10. The organic piezoelectric film according to any one of items 1 to 9, wherein the retardation is in the range of 200 to 10,000 nm.
Item 11.
Item 10. The organic piezoelectric film according to any one of items 1 to 9, wherein the retardation is in the range of 0.5 to 200 nm.
Item 12.
Item 12. The organic piezoelectric film according to any one of items 1 to 11, which is made of a polarized vinylidene fluoride polymer film.
Item 13.
Item 13. The organic piezoelectric film according to any one of items 1 to 12, wherein the internal haze value is within a range of 0.05 to 80%.
Item 14.
Item 13. The organic piezoelectric film according to any one of items 1 to 12, wherein the internal haze value is within a range of 5 to 90%.
Item 15.
Item 15. A piezoelectric panel having the organic piezoelectric film according to any one of items 1 to 14 (preferably, the organic piezoelectric film according to any one of items 1 to 13).
Item 16.
Item 15. A pressure sensor comprising the organic piezoelectric film according to any one of items 1 to 14 (preferably the organic piezoelectric film according to any one of items 1 to 12 and 14).
Item 17.
Item 17. A haptic device comprising the organic piezoelectric film according to any one of Items 1 to 14 (preferably the organic piezoelectric film according to any one of Items 1, 2, 5 to 12, and 14). Item 18.
Item 15. A vibration power generating device having the organic piezoelectric film according to any one of items 1 to 14 (preferably, the organic piezoelectric film according to any one of items 1, 2, 5 to 12, and 14).
Item 19.
A flat speaker having the organic piezoelectric film according to any one of items 1 to 14 (preferably, the organic piezoelectric film according to any one of items 1, 2, 5 to 12, and 14).
本発明によれば、圧電性の面内ばらつきが小さい有機圧電フィルムが提供される。
本発明の有機圧電フィルムは、例えば、タッチ圧検出可能なタッチパネルに用いた場合(特に、大面積のタッチ圧検出可能なタッチパネルに用いた場合でも)、誤作動が生じ難いという点で優れている。
また、本発明の有機圧電フィルムは、例えば、圧力センサーに用いた場合(特に、大面積の圧力センサーに用いた場合でも)、安定なセンシングが実現できるという点で優れている。
また、本発明の有機圧電フィルムは、例えば、ハプティックデバイスに用いた場合、操作ミス、及びデバイスの誤作動が生じ難いという点で優れている。
また、本発明の有機圧電フィルムは、例えば、振動発電装置に用いた場合、一定した安定な発電量が得られるという点で優れている。
また、本発明の有機圧電フィルムは、例えば、平面スピーカーに用いた場合(特に、大面積の平面スピーカーに用いた場合でも)、高い音質が得られるという点で優れている。
According to the present invention, there is provided an organic piezoelectric film having small in-plane variation in piezoelectricity.
The organic piezoelectric film of the present invention is excellent in that it is less likely to malfunction when used in, for example, a touch panel capable of detecting touch pressure (particularly when used in a large-area touch panel capable of detecting touch pressure).
Furthermore, the organic piezoelectric film of the present invention is excellent in that stable sensing can be achieved when used in, for example, a pressure sensor (especially when used in a large-area pressure sensor).
Furthermore, the organic piezoelectric film of the present invention is excellent in that, for example, when used in a haptic device, operational errors and malfunctions of the device are unlikely to occur.
Furthermore, the organic piezoelectric film of the present invention is advantageous in that, for example, when used in a vibration power generation device, a constant and stable amount of power can be generated.
Furthermore, the organic piezoelectric film of the present invention is excellent in that, for example, when used in a flat speaker (particularly when used in a large-area flat speaker), high sound quality can be obtained.
用語
本明細書中の記号及び略号は、特に記載のない限り、本明細書の文脈に沿い、本発明が属する技術分野において通常用いられる意味に解される。
本明細書中、語句「含有する」は、語句「から本質的になる」、及び語句「からなる」を包含することを意図して用いられる。
本明細書中、「タッチ位置」の「検出」は、タッチ位置の決定を意味し、一方、「タッチ圧」の「検出」は、押圧の有無、速度、大きさ又はこれらの組み合わせの決定を意味する。
本明細書中、用語「タッチ」は、触れること、触れられること、押すこと、押されること、及び接触すること、を包含する。
本明細書中、用語「分極化」は、表面に電荷を付与されていることを意味する。すなわち、分極化フィルムは、エレクトレットであることができる。
本明細書中、用語「ハプティックデバイス」は、ユーザーに触覚をフィードバックする機能を有するデバイスを意味する。
本明細書中の記号及び略号は、特に記載のない限り、本明細書の文脈に沿い、本発明が属する技術分野において通常用いられる意味に解される。
本明細書において、「変動値」は、標準偏差/算術平均の比である。
Terms , symbols and abbreviations used herein are to be interpreted in the context of the present specification and in the sense commonly used in the technical field to which the present invention pertains, unless otherwise specified.
As used herein, the phrase "comprising" is intended to encompass the phrases "consisting essentially of" and "consisting of."
In this specification, "detection" of "touch position" refers to determining the touch position, while "detection" of "touch pressure" refers to determining the presence or absence, speed, magnitude, or a combination thereof of pressure.
As used herein, the term "touch" encompasses touching, being touched, pressing, being pressed, and contacting.
As used herein, the term "polarized" means having an electric charge imparted to the surface, i.e., the polarized film can be an electret.
In this specification, the term "haptic device" refers to a device that has the function of providing tactile feedback to a user.
Unless otherwise specified, symbols and abbreviations in this specification should be interpreted in the context of this specification as having the meanings commonly used in the technical field to which the present invention pertains.
As used herein, "variance" is the ratio of standard deviation/arithmetic mean.
有機圧電フィルム
本発明の有機圧電フィルムは、圧電定数d33の変動係数が2.0以下である有機圧電フィルムである。
以下、本発明の有機圧電フィルムを詳細に説明する。
Organic Piezoelectric Film The organic piezoelectric film of the present invention is an organic piezoelectric film having a coefficient of variation of the piezoelectric constant d33 of 2.0 or less.
The organic piezoelectric film of the present invention will be described in detail below.
本発明の有機圧電フィルムは、有機物である重合体から形成されるフィルム(重合体フィルム)である。当該「有機圧電フィルム」としては、例えば、分極化フッ化ビニリデン系重合体フィルム、奇数鎖ナイロン圧電フィルム、及びポリ乳酸が挙げられる。当該「有機圧電フィルム」は、当該重合体以外の成分を含有してもよい。当該「有機圧電フィルム」は、当該重合体からなるフィルム、及び当該重合体中に無機物が分散されているフィルムを包含する。
本発明の有機圧電フィルムにおける当該重合体(すなわち、本発明の有機圧電フィルムを形成する重合体)の含有量は、好ましくは、80質量%以上、より好ましくは85質量%以上、更に好ましくは90質量%である。当該含有量の上限は特に制限されず、例えば、100質量%であってもよいし、99質量%であってもよい。
当該重合体は、好ましくは、フッ化ビニリデン系重合体である。
本発明の有機圧電フィルムは、好ましくは分極化フッ化ビニリデン系重合体フィルムからなる。
本明細書中、「フッ化ビニリデン系重合体フィルム」の例としては、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、フッ化ビニリデン/トリフロオロエチレン共重合体フィルム、及びポリフッ化ビニリデンフィルムが挙げられる。
前記フッ化ビニリデン系重合体フィルムは、好ましくはフッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体フィルムである。
当該「フッ化ビニリデン系重合体フィルム」は、樹脂フィルムに通常用いられる添加剤を含有してもよい。
The organic piezoelectric film of the present invention is a film (polymer film) formed from an organic polymer. Examples of the "organic piezoelectric film" include a polarized vinylidene fluoride polymer film, an odd-chain nylon piezoelectric film, and polylactic acid. The "organic piezoelectric film" may contain components other than the polymer. The "organic piezoelectric film" includes a film made of the polymer and a film in which an inorganic substance is dispersed in the polymer.
The content of the polymer in the organic piezoelectric film of the present invention (i.e., the polymer forming the organic piezoelectric film of the present invention) is preferably 80% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, and even more preferably 90% by mass. The upper limit of the content is not particularly limited, and may be, for example, 100% by mass or 99% by mass.
The polymer is preferably a vinylidene fluoride polymer.
The organic piezoelectric film of the present invention preferably comprises a polarized vinylidene fluoride-based polymer film.
In this specification, examples of the "vinylidene fluoride polymer film" include vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene copolymer films, vinylidene fluoride/trifluoroethylene copolymer films, and polyvinylidene fluoride films.
The vinylidene fluoride polymer film is preferably a vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene copolymer film.
The "vinylidene fluoride polymer film" may contain additives that are commonly used in resin films.
当該「フッ化ビニリデン系重合体フィルム」は、フッ化ビニリデン系重合体から構成されるフィルムであり、フッ化ビニリデン系重合体を含有する。 The "vinylidene fluoride polymer film" is a film composed of a vinylidene fluoride polymer and contains a vinylidene fluoride polymer.
当該「フッ化ビニリデン系重合体」の例としては、
(1)フッ化ビニリデンと、これと共重合可能な1種以上のモノマーと、の共重合体;及び
(2)ポリフッ化ビニリデン
が挙げられる
Examples of the "vinylidene fluoride polymer" include:
(1) a copolymer of vinylidene fluoride and one or more monomers copolymerizable therewith; and (2) polyvinylidene fluoride.
当該「(1)フッ化ビニリデンと、これと共重合可能な1種以上のモノマーと、の共重合体」における「これと共重合可能なモノマー」の例としては、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、及びフッ化ビニルが挙げられる。
当該「これと共重合可能な1種以上のモノマー」又はそのうちの1種は、好ましくはテトラフルオロエチレンである。
当該「フッ化ビニリデン系重合体」の好ましい例としては、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体が挙げられる。
当該「フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体」は、本発明に関する性質が著しく損なわれない限りにおいて、フッ化ビニリデン及びテトラフルオロエチレン以外のモノマーに由来する繰り返し単位を含有してもよい。
前記「(1)フッ化ビニリデンと、これと共重合可能な1種以上のモノマーと、の共重合体」は、フッ化ビニリデンに由来する繰り返し単位を50モル%以上(好ましくは60モル%以上)含有する。
前記「フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体」における(テトラフルオロエチレンに由来する繰り返し単位)/(フッ化ビニリデンに由来する繰り返し単位)のモル比は、好ましくは5/95~36/64の範囲内、より好ましくは15/85~25/75の範囲内、更に好ましくは18/82~22/78の範囲内である。
Examples of the "monomer copolymerizable therewith" in the "(1) copolymer of vinylidene fluoride and one or more monomers copolymerizable therewith" include trifluoroethylene, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, chlorotrifluoroethylene, and vinyl fluoride.
The "one or more monomers copolymerizable therewith" or one of them is preferably tetrafluoroethylene.
A preferred example of the "vinylidene fluoride polymer" is a vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene copolymer.
The "vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene copolymer" may contain repeating units derived from monomers other than vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene, so long as the properties relating to the present invention are not significantly impaired.
The above-mentioned "(1) copolymer of vinylidene fluoride and one or more monomers copolymerizable therewith" contains 50 mol % or more (preferably 60 mol % or more) of repeating units derived from vinylidene fluoride.
The molar ratio of (repeating units derived from tetrafluoroethylene)/(repeating units derived from vinylidene fluoride) in the "vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene copolymer" is preferably within the range of 5/95 to 36/64, more preferably within the range of 15/85 to 25/75, and even more preferably within the range of 18/82 to 22/78.
前記「フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体」は、本発明に関する性質が著しく損なわれない限りにおいて、フッ化ビニリデン及びテトラフルオロエチレン以外のモノマーに由来する繰り返し単位を含有してもよい。通常、このような繰り返し単位の含有率は、10モル%以下である。このようなモノマーは、フッ化ビニリデンモノマー、テトラフルオロエチレンモノマーと共重合可能なものである限り限定されないが、その例としては、
(1)フルオロモノマー(例、ビニルフルオリド(VF)、トリフルオロエチレン(TrFE)、ヘキサフルオロプロペン(HFP)、1-クロロ-1-フルオロ-エチレン(1,1-CFE)、1-クロロ-2-フルオロ-エチレン(1,2-CFE)、1-クロロ-2,2-ジフルオロエチレン(CDFE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、トリフルオロビニルモノマー、1,1,2-トリフルオロブテン-4-ブロモ-1-ブテン、1,1,2-トリフルオロブテン-4-シラン-1-ブテン、ペルフルオロアルキルビニルエーテル、ペルフルオロメチルビニルエーテル(PMVE)、ペルフルオロプロピルビニルエーテル(PPVE)、ペルフルオロアクリラート、2,2,2-トリフルオロエチルアクリラート、2-(ペルフルオロヘキシル)エチルアクリラート);並びに
(2)炭化水素系モノマー(例、エチレン、プロピレン、無水マレイン酸、ビニルエーテル、ビニルエステル、アリルグリシジルエーテル、アクリル酸系モノマー、メタクリル酸系モノマー、酢酸ビニルが挙げられる。
The "vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene copolymer" may contain repeating units derived from monomers other than vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene, so long as the properties related to the present invention are not significantly impaired. Usually, the content of such repeating units is 10 mol% or less. Such monomers are not limited as long as they are copolymerizable with vinylidene fluoride monomers and tetrafluoroethylene monomers, and examples thereof include:
(1) Fluoromonomers (e.g., vinyl fluoride (VF), trifluoroethylene (TrFE), hexafluoropropene (HFP), 1-chloro-1-fluoro-ethylene (1,1-CFE), 1-chloro-2-fluoro-ethylene (1,2-CFE), 1-chloro-2,2-difluoroethylene (CDFE), chlorotrifluoroethylene (CTFE), trifluorovinyl monomers, 1,1,2-trifluorobutene-4-bromo-1-butene, 1,1,2-trifluorobutene-4-silane-1-butene, (1) perfluoroalkyl vinyl ethers, perfluoromethyl vinyl ether (PMVE), perfluoropropyl vinyl ether (PPVE), perfluoroacrylates, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 2-(perfluorohexyl)ethyl acrylate); and (2) hydrocarbon monomers (e.g., ethylene, propylene, maleic anhydride, vinyl ethers, vinyl esters, allyl glycidyl ether, acrylic acid monomers, methacrylic acid monomers, vinyl acetate.
前記「無機物」の好適な例としては、無機酸化物粒子が挙げられる。当該「無機酸化物粒子」を含有することによって、本発明の高誘電性フィルムは、高い誘電率を有することができる。また、このことによって、高い誘電率を維持したまま、体積抵抗率を大幅に向上させることができる。 A suitable example of the "inorganic material" is inorganic oxide particles. By containing the "inorganic oxide particles," the highly dielectric film of the present invention can have a high dielectric constant. This also makes it possible to significantly improve the volume resistivity while maintaining a high dielectric constant.
前記「無機物」の好適な例としては、無機酸化物粒子が挙げられる。当該「無機酸化物粒子」を含有することによって、本発明の有機圧電フィルムは、高い誘電率を有することができる。また、高い誘電率を維持したまま、体積抵抗率を大幅に向上させることができる。また、電気絶縁性を向上させることができる。 A suitable example of the "inorganic material" is inorganic oxide particles. By containing the "inorganic oxide particles", the organic piezoelectric film of the present invention can have a high dielectric constant. Furthermore, the volume resistivity can be significantly improved while maintaining a high dielectric constant. Furthermore, the electrical insulation properties can be improved.
当該「無機酸化物粒子」は、好ましくは、以下の無機酸化物粒子(B1)~(B3)からなる群より選択される少なくとも1種である。 The "inorganic oxide particles" are preferably at least one type selected from the group consisting of the following inorganic oxide particles (B1) to (B3).
[無機酸化物粒子(B1)]周期表の2族、3族、4族、12族又は13族の金属元素の無機酸化物の粒子、又はこれらの無機酸化物複合粒子
前記金属元素としては、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、Ti、Zr、Zn、及びAl等が挙げられる。なかでも、Al、Mg、Y、及びZnの酸化物が汎用で安価であり、また体積抵抗率が高い点から好ましい。
なかでも、具体的には、Al2O3、MgO、ZrO2、Y2O3、BeO、及びMgO・Al2O3からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属酸化物の粒子が、体積抵抗率が高い点から好ましい。
なかでも、更に、結晶構造がγ型のAl2O3が、比表面積が大きく、フッ化ビニリデン系重合体等の前記「重合体」、特にフッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体への分散性が良好な点から好ましい。
[Inorganic oxide particles (B1)] Particles of an inorganic oxide of a metal element of Group 2, 3, 4, 12 or 13 of the periodic table, or composite particles of these inorganic oxides Examples of the metal element include Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Y, Ti, Zr, Zn, and Al, etc. Among these, the oxides of Al, Mg, Y, and Zn are preferred because they are versatile, inexpensive, and have high volume resistivity.
Among these, specifically, particles of at least one metal oxide selected from the group consisting of Al2O3 , MgO , ZrO2 , Y2O3 , BeO, and MgO.Al2O3 are preferred because they have a high volume resistivity.
Among these, Al 2 O 3 having a γ-type crystal structure is preferred because it has a large specific surface area and good dispersibility in the “polymer” such as a vinylidene fluoride polymer, particularly in a vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene copolymer.
[無機酸化物粒子(B2)]式:M1
a1M2
b1Oc1(式中、M1は2族金属元素
;M2は4族金属元素であり;a1は0.9~1.1であり;b1は0.9~1.1であり;c1は2.8~3.2である;M1及びM2はそれぞれ1種又は2種以上の金属元素であることができる)で表される無機複合酸化物の粒子
当該「4族金属元素」としては、例えばTi、及びZrが好ましい。
当該「2族金属元素」としては、例えばMg、Ca、Sr、及びBaが好ましい。
当該「無機複合酸化物の粒子」のなかでも、具体的には、BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3、MgTiO3、BaZrO3、SrZrO3、CaZrO3、及びMgZrO3からなる群より選ばれる少なくとも1種の無機酸化物の粒子が、体積抵抗率が高い点から好ましい。
[Inorganic oxide particles (B2)] Inorganic composite oxide particles represented by the formula: M 1 a1 M 2 b1 O c1 (wherein M 1 is a Group 2 metal element; M 2 is a Group 4 metal element; a1 is 0.9 to 1.1; b1 is 0.9 to 1.1; c1 is 2.8 to 3.2; M 1 and M 2 can each be one or more metal elements). As the "Group 4 metal element", for example, Ti and Zr are preferred.
As the "Group 2 metal element", for example, Mg, Ca, Sr, and Ba are preferable.
Among the "inorganic composite oxide particles", specifically, particles of at least one inorganic oxide selected from the group consisting of BaTiO3 , SrTiO3 , CaTiO3 , MgTiO3 , BaZrO3 , SrZrO3 , CaZrO3 , and MgZrO3 are preferred because of their high volume resistivity.
[無機酸化物粒子(B3)]周期表の2族、3族、4族、12族、又は13族の金属元素の酸化物、及び酸化ケイ素の無機酸化物複合粒子
当該「無機酸化物粒子(B3)」は、前記「無機酸化物粒子(B1)」の前記「無機酸化物」、及び酸化ケイ素の複合体粒子である。
当該「無機酸化物粒子(B3)」として具体的には、例えば、3A12O3・2SiO2、2MgO・SiO2、ZrO2・SiO2、及びMgO・SiO2からなる群より選ばれる少なくとも1種の無機酸化物の粒子が挙げられる。
[Inorganic oxide particles (B3)] Inorganic oxide composite particles of an oxide of a metal element of Group 2, 3, 4, 12, or 13 of the periodic table, and silicon oxide. The "inorganic oxide particles (B3)" are composite particles of the "inorganic oxide" of the "inorganic oxide particles (B1)" and silicon oxide.
Specific examples of the " inorganic oxide particles (B3)" include particles of at least one inorganic oxide selected from the group consisting of 3A12O3.2SiO2 , 2MgO.SiO2 , ZrO2.SiO2 , and MgO.SiO2 .
前記「無機酸化物粒子」は、必ずしも高誘電性である必要はなく、本発明の有機圧電フィルムの用途により適宜選択できる。例えば、汎用で安価な1種類の金属酸化物の粒子(B1)(特に、Al2O3の粒子、及びMgOの粒子)を使用すると、体積抵抗率の向上を図ることができる。これら1種類の金属酸化物の粒子(B1)の比誘電率(1kHz、25℃)は、通常100未満、好ましくは10以下である。 The "inorganic oxide particles" do not necessarily have to be highly dielectric and can be appropriately selected depending on the application of the organic piezoelectric film of the present invention. For example, the use of one type of versatile and inexpensive metal oxide particles (B1) (particularly Al 2 O 3 particles and MgO particles) can improve the volume resistivity. The relative dielectric constant (1 kHz, 25° C.) of these one type of metal oxide particles (B1) is usually less than 100, preferably 10 or less.
前記「無機酸化物粒子」としては、誘電率を向上させる目的で強誘電性(比誘電率(1kHz、25℃)が100以上)の無機酸化物粒子(例えば、無機酸化物粒子(B2)及び(B3))を用いてもよい。強誘電性の無機酸化物粒子(B2)及び(B3)を構成する無機材料としては、複合金属酸化物、その複合体、固溶体、及びゾルゲル体等が例示できるが、これらのみに限定されるものではない。 As the "inorganic oxide particles", ferroelectric inorganic oxide particles (e.g., inorganic oxide particles (B2) and (B3)) may be used for the purpose of improving the dielectric constant. Inorganic materials constituting the ferroelectric inorganic oxide particles (B2) and (B3) include, but are not limited to, composite metal oxides, their composites, solid solutions, and sol-gel bodies.
本発明の有機圧電フィルムは、前記「重合体」100質量部に対し、前記「無機酸化物粒子」を、好ましくは0.01~300質量部、より好ましくは0.1~100質量部含有できる。前記「無機酸化物粒子」の含有量が多すぎると、前記「無機酸化物粒子」を前記「重合体」中に均一に分散させることが難しくなる虞があり、また、電気絶縁性(耐電圧)が低下する虞もある。また、当該含有量が300質量部以上になると、フィルムが脆くなり、及び引張り強度が低下する虞がある。この観点では、当該含有量の上限は、好ましくは200質量部、より好ましくは150質量部である。当該含有量が少なすぎると電気絶縁性の向上効果が得られにくい。この観点では、当該含有量の下限は、好ましくは0.1質量部、より好ましくは0.5質量部、更に好ましくは1質量部である。一方、本発明の有機圧電フィルムに、高い全光透過率、及び低い全ヘイズ値が要求される場合は、当該含有量は、より小さいことが好ましく、更に、本発明の有機圧電フィルムに、特に高い全光透過率、及び低い全ヘイズ値が要求される場合は、本発明の有機圧電フィルムは、好適に、前記「無機酸化物粒子」を含有しないことができる。このように本発明の有機圧電フィルムに高い全光透過率、及び低い全ヘイズ値が要求される場合として、具体的には、本発明の有機圧電フィルムがタッチパネル等の圧電パネルに用いられる場合が挙げられる。 The organic piezoelectric film of the present invention can contain the inorganic oxide particles in an amount of preferably 0.01 to 300 parts by mass, more preferably 0.1 to 100 parts by mass, per 100 parts by mass of the polymer. If the content of the inorganic oxide particles is too high, it may be difficult to uniformly disperse the inorganic oxide particles in the polymer, and the electrical insulation (voltage resistance) may decrease. If the content is 300 parts by mass or more, the film may become brittle and the tensile strength may decrease. From this perspective, the upper limit of the content is preferably 200 parts by mass, more preferably 150 parts by mass. If the content is too low, it is difficult to obtain an effect of improving the electrical insulation. From this perspective, the lower limit of the content is preferably 0.1 parts by mass, more preferably 0.5 parts by mass, and even more preferably 1 part by mass. On the other hand, when a high total light transmittance and a low total haze value are required for the organic piezoelectric film of the present invention, the content is preferably smaller, and further, when a particularly high total light transmittance and a low total haze value are required for the organic piezoelectric film of the present invention, the organic piezoelectric film of the present invention may preferably not contain the "inorganic oxide particles." Specific examples of cases in which a high total light transmittance and a low total haze value are required for the organic piezoelectric film of the present invention include cases in which the organic piezoelectric film of the present invention is used in a piezoelectric panel such as a touch panel.
前記「無機酸化物粒子」の平均一次粒子径は小さい方が好ましく、特に平均一次粒子径1μm以下のいわゆるナノ粒子が好ましい。このような無機酸化物ナノ粒子が均一分散することにより、少量の配合でフィルムの電気絶縁性を大幅に向上させることができる。当
該平均一次粒子径は、好ましくは800nm以下、より好ましくは500nm以下、更に好ましくは300nm以下である。当該平均一次粒子径の下限は特に限定されないが、製造の困難性や均一分散の困難性、価格の面から、当該平均一次粒子径は、好ましくは10nm以上、より好ましくは20nm以上、更に好ましくは50nm以上である。ここで、本発明の有機圧電フィルムに高い全光透過率、及び低い全ヘイズ値が要求される場合は、当該平均一次粒子径は、より小さいことが好ましい。前記「無機酸化物粒子」の平均一次粒子径は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置 LA-920(商品名)(堀場製作所社)又はその同等品を用いて算出される。
The average primary particle diameter of the "inorganic oxide particles" is preferably small, and so-called nanoparticles having an average primary particle diameter of 1 μm or less are particularly preferred. By uniformly dispersing such inorganic oxide nanoparticles, the electrical insulation of the film can be significantly improved by adding a small amount. The average primary particle diameter is preferably 800 nm or less, more preferably 500 nm or less, and even more preferably 300 nm or less. There is no particular limit to the lower limit of the average primary particle diameter, but in terms of the difficulty of production, the difficulty of uniform dispersion, and the cost, the average primary particle diameter is preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, and even more preferably 50 nm or more. Here, when a high total light transmittance and a low total haze value are required for the organic piezoelectric film of the present invention, the average primary particle diameter is preferably smaller. The average primary particle diameter of the "inorganic oxide particles" is calculated using a laser diffraction/scattering type particle size distribution measuring device LA-920 (product name) (Horiba, Ltd.) or an equivalent product.
前記「無機酸化物粒子」の比誘電率(25℃、1kHz)は、好ましくは10以上である。圧電フィルムの誘電率を高くする観点からは、当該比誘電率は、好ましくは100以上、より好ましくは300以上である。当該比誘電率の上限は特に制限されないが、通常3000程度である。当該「無機酸化物粒子」の比誘電率(ε)(25℃、1kHz)は、LCRメーターを用いて容量(C)を測定し、容量、電極面積(S)、焼結体の厚さ(d)から、式C=εε0×S/d(ε0真空の誘電率)で算出した値である。 The dielectric constant (25° C., 1 kHz) of the “inorganic oxide particles” is preferably 10 or more. From the viewpoint of increasing the dielectric constant of the piezoelectric film, the dielectric constant is preferably 100 or more, more preferably 300 or more. The upper limit of the dielectric constant is not particularly limited, but is usually about 3000. The dielectric constant (ε) (25° C., 1 kHz) of the “inorganic oxide particles” is a value calculated by measuring the capacitance (C) using an LCR meter and calculating the capacitance, electrode area (S), and thickness (d) of the sintered body according to the formula C=εε 0 ×S/d (dielectric constant in ε 0 vacuum).
本発明の有機圧電フィルムは、必要に応じて、親和性向上剤等の、その他の成分を含有してもよい。 The organic piezoelectric film of the present invention may contain other components, such as affinity improvers, as necessary.
前記「親和性向上剤」は、本発明の有機圧電フィルムが前記「無機酸化物粒子」が含有する場合に、本発明の有機圧電フィルムに含有される。
前記「親和性向上剤」は、前記「無機酸化物粒子」と前記「重合体」との間の親和性を高め、前記「無機酸化物粒子」を前記「重合体」に均一に分散させ、前記「無機酸化物粒子」と前記「重合体」をフィルム中でしっかり結合させ、ボイドの発生を抑制し、及び比誘電率を高めることができる。
The "affinity improver" is contained in the organic piezoelectric film of the present invention when the organic piezoelectric film of the present invention contains the "inorganic oxide particles".
The "affinity improver" can increase the affinity between the "inorganic oxide particles" and the "polymer", uniformly disperse the "inorganic oxide particles" in the "polymer", firmly bond the "inorganic oxide particles" and the "polymer" in the film, suppress the generation of voids, and increase the relative dielectric constant.
前記「親和性向上剤」としては、カップリング剤、界面活性剤、又はエポキシ基含有化合物が有効である。 As the "affinity improver," a coupling agent, a surfactant, or an epoxy group-containing compound is effective.
前記「カップリング剤」の例としては、有機チタン化合物、有機シラン化合物、有機ジルコニウム化合物、有機アルミニウム化合物、及び有機リン化合物が挙げられる。 Examples of the "coupling agent" include organotitanium compounds, organosilane compounds, organozirconium compounds, organoaluminum compounds, and organophosphorus compounds.
前記「有機チタン化合物」の例としては、アルコキシチタニウム、チタニウムキレート、及びチタニウムアシレート等のカップリング剤が挙げられる。なかでも、前記「無機酸化物粒子」との親和性が良好な点から、好ましい例として、アルコキシチタニウム、及びチタニウムキレートが挙げられる。 Examples of the "organic titanium compound" include coupling agents such as alkoxytitanium, titanium chelate, and titanium acylate. Among them, preferred examples include alkoxytitanium and titanium chelate because of their good affinity with the "inorganic oxide particles."
その具体例としては、テトライソプロピルチタネート、チタニウムイソプロポキシオクチレングリコレート、ジイソプロポキシ・ビス(アセチルアセトナト)チタン、ジイソプロポキシチタンジイソステアレート、テトライソプロピルビス(ジオクチルフォスファイト)チタネート、及びイソプロピルトリ(n-アミノエチル-アミノエチル)チタネート、テトラ(2,2-ジアリルオキシメチル-1-ブチル)ビス(ジ-トリデシル)ホスファイトチタネートが挙げられる。 Specific examples include tetraisopropyl titanate, titanium isopropoxyoctylene glycolate, diisopropoxy bis(acetylacetonato)titanium, diisopropoxy titanium diisostearate, tetraisopropyl bis(dioctylphosphite)titanate, isopropyl tri(n-aminoethyl-aminoethyl)titanate, and tetra(2,2-diallyloxymethyl-1-butyl)bis(di-tridecyl)phosphite titanate.
前記「有機シラン化合物」は、高分子型であっても、低分子型であってもよく、その例として、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン、及びテトラアルコキシシラン等のアルコキシシランが挙げられる。また、ビニルシラン、エポキシシラン、アミノシラン、メタクロキシシラン、及びメルカプトシラン等も好適に使用され得る。 The "organosilane compound" may be of high molecular weight or low molecular weight, and examples thereof include alkoxysilanes such as monoalkoxysilane, dialkoxysilane, trialkoxysilane, and tetraalkoxysilane. Vinylsilane, epoxysilane, aminosilane, metachloroxysilane, and mercaptosilane may also be suitably used.
アルコキシシランを用いる場合、加水分解により、表面処理の効果である体積抵抗率のより一層の向上(電気絶縁性の向上)を図ることができる。 When alkoxysilanes are used, hydrolysis can be used to further improve the volume resistivity (improved electrical insulation), which is an effect of surface treatment.
前記「有機ジルコニウム化合物」の例としては、アルコキシジルコニウム、及びジルコニウムキレートが挙げられる。 Examples of the "organic zirconium compound" include alkoxy zirconium and zirconium chelate.
前記「有機アルミニウム化合物」の例としては、アルコキシアルミニウム、及びアルミニウムキレートが挙げられる。 Examples of the "organoaluminum compound" include alkoxyaluminum and aluminum chelate.
前記「有機リン化合物」の例としては、亜リン酸エステル、リン酸エステル、及びリン酸キレートが挙げられる。 Examples of the "organophosphorus compounds" include phosphites, phosphate esters, and phosphate chelates.
親和性向上剤としての前記「界面活性剤」は、高分子型であっても、低分子型であってもよく、その例としては、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、及びカチオン性界面活性剤が挙げられる。なかでも、熱安定性が良好な点から、高分子型の界面活性剤が好ましい。 The "surfactant" as an affinity improver may be a polymer or a low molecular weight type, and examples thereof include nonionic surfactants, anionic surfactants, and cationic surfactants. Among these, polymer surfactants are preferred because of their good thermal stability.
前記「非イオン性界面活性剤」の例としては、ポリエーテル誘導体、ポリビニルピロリドン誘導体、及びアルコール誘導体が挙げられ、なかでも、前記「無機酸化物粒子」との親和性が良好な点から、ポリエーテル誘導体が好ましい。 Examples of the "nonionic surfactant" include polyether derivatives, polyvinylpyrrolidone derivatives, and alcohol derivatives, and among these, polyether derivatives are preferred because of their good affinity with the "inorganic oxide particles."
前記「アニオン性界面活性剤」の例としては、スルホン酸、及びカルボン酸、及びそれらの塩を含有するポリマーが挙げられる。なかでも、前記「重合体」との親和性が良好な点から、好ましい例として、アクリル酸誘導体系ポリマー(poly(acrylic acid) derivative)、及びメタクリル酸誘導体系ポリマー(poly(methacrylic acid) derivative)が挙げられる。 Examples of the "anionic surfactant" include polymers containing sulfonic acid, carboxylic acid, and salts thereof. Among them, preferred examples include acrylic acid derivative polymers (poly(acrylic acid) derivatives) and methacrylic acid derivative polymers (poly(methacrylic acid) derivatives) because of their good affinity with the "polymer."
前記「カチオン性界面活性剤」の例としては、アミン化合物、及びイミダゾリン等の含窒素系複合環を有する化合物、及びそのハロゲン化塩が挙げられる。 Examples of the "cationic surfactant" include amine compounds, compounds having nitrogen-containing composite rings such as imidazoline, and their halide salts.
前記「親和性向上剤」としての「エポキシ基含有化合物」は、低分子量化合物であっても、高分子量化合物であってもよく、その例としては、エポキシ化合物、及びグリシジル化合物が挙げられる。なかでも、前記「重合体」との親和性が特に良好な点から、エポキシ基を1個有する低分子量の化合物が好ましい。 The "epoxy group-containing compound" as the "affinity improver" may be a low molecular weight compound or a high molecular weight compound, examples of which include epoxy compounds and glycidyl compounds. Among these, a low molecular weight compound having one epoxy group is preferred because of its particularly good affinity with the "polymer."
前記「エポキシ基含有化合物」の好ましい例としては、特に前記「重合体」との親和性に優れている点から、式: A preferred example of the "epoxy group-containing compound" is a compound represented by the formula: The compound has excellent affinity with the "polymer".
(式中、Rは、水素原子、メチル基、酸素原子若しくは窒素原子を介在してもよい炭素数2~10の炭化水素基、又は置換されていてもよい芳香環基を表す。lは0又は1を表し、mは0又は1を表し、nは0~10の整数を表す。)で表される化合物が挙げられる。 (wherein R represents a hydrogen atom, a methyl group, a hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms which may have an oxygen atom or a nitrogen atom interposed therebetween, or an aromatic ring group which may be substituted; l represents 0 or 1; m represents 0 or 1; and n represents an integer of 0 to 10.)
その具体例としては、
前記「親和性向上剤」は、本発明の効果が失われない範囲内の量で使用できるが、具体的には、均一な分散、及び得られるフィルムの比誘電率の高さの点から、その量は、「無機酸化物粒子」100質量部に対して、好ましくは0.01~30質量部の範囲内、より好ましくは0.1~25質量部の範囲内、更に好ましくは1~20質量部の範囲内である。 The "affinity improver" can be used in an amount that does not impair the effects of the present invention, but specifically, in terms of uniform dispersion and high relative dielectric constant of the resulting film, the amount is preferably in the range of 0.01 to 30 parts by weight, more preferably in the range of 0.1 to 25 parts by weight, and even more preferably in the range of 1 to 20 parts by weight, per 100 parts by weight of the "inorganic oxide particles."
更に、本発明の有機圧電フィルムは、本発明の効果が失われない範囲内で、これら以外の添加剤を含有してもよい。 Furthermore, the organic piezoelectric film of the present invention may contain additives other than those mentioned above, as long as the effects of the present invention are not lost.
本明細書において、有機圧電フィルムの「圧電定数d33」は、以下の測定方法に従って、決定される値である。 In this specification, the "piezoelectric constant d 33 " of the organic piezoelectric film is a value determined according to the following measurement method.
圧電定数及びその変動係数Piezoelectric constant and its variation coefficient
<圧電定数d33の決定方法>
圧電定数d33の測定は、PIEZOTEST社のピエゾメーターシステムPM300(サンプル固定治具として、先端が1.5mmφのピンをとりつける)を用いるか、又はその同等品を用いて行われる。ここで、恣意性を排除して選択したフィルム上の10点において圧電定数d33を測定し、その算術平均値を圧電定数d33とする。本発明において、フィルム上
で恣意性を排除して10点を選択することは、例えば、直線上で50mm間隔に10点を選択することにより行うことができる。ここで、恣意性とは、後記する変動係数が小さくなるように意図することを意味する。
圧電定数d33の実測値は、測定されるフィルムの表裏によって、プラスの値、又はマイナスの値となるが、本明細書中においては、圧電定数d33の値として、その絶対値を記載する。
<Method of determining piezoelectric constant d33 >
The piezoelectric constant d 33 is measured using a piezometer system PM300 manufactured by PIEZOTEST (a pin with a tip of 1.5 mm diameter is attached as a sample fixing jig) or an equivalent product. Here, the piezoelectric constant d 33 is measured at 10 points on the film selected without arbitrariness, and the arithmetic average value is taken as the piezoelectric constant d 33. In the present invention, the selection of 10 points on the film without arbitrariness can be performed, for example, by selecting 10 points at 50 mm intervals on a straight line. Here, arbitrariness means the intention to reduce the coefficient of variation described below.
The measured value of the piezoelectric constant d33 may be a positive or negative value depending on whether the film is measured on the front or back side, but in this specification, the absolute value of the piezoelectric constant d33 is described.
有機圧電フィルムの「圧電定数d33」の変動係数は、当該「圧電定数d33」の、算術平均に対する標準偏差の比である。 The coefficient of variation of the "piezoelectric constant d 33 " of an organic piezoelectric film is the ratio of the standard deviation of the "piezoelectric constant d 33 " to the arithmetic mean.
本発明の有機圧電フィルムの圧電定数d33の変動係数は、2.0以下である。
これにより、本発明の有機圧電フィルムは圧電性の面内ばらつきが小さく、具体的には、これにより、例えば、以下の利点を有する。
本発明の有機圧電フィルムは、例えば、タッチ圧検出可能なタッチパネルに用いた場合(特に、大面積のタッチ圧検出可能なタッチパネルに用いた場合でも)、誤作動が生じ難い。
また、本発明の有機圧電フィルムは、例えば、圧力センサーに用いた場合(特に、大面積の圧力センサーに用いた場合でも)、安定なセンシングが実現できる。
また、本発明の有機圧電フィルムは、例えば、ハプティックデバイスに用いた場合、操作ミス、及びデバイスの誤作動が生じ難い。
また、本発明の有機圧電フィルムは、例えば、振動発電装置に用いた場合、一定した安定な発電量が得られる。
また、本発明の有機圧電フィルムは、例えば、平面スピーカーに用いた場合(特に、大面積の平面スピーカーに用いた場合でも)、高い音質が得られるという点で優れている。
The variation coefficient of the piezoelectric constant d33 of the organic piezoelectric film of the present invention is 2.0 or less.
As a result, the organic piezoelectric film of the present invention has small in-plane variation in piezoelectricity, and specifically, as a result, for example, the following advantages are obtained.
The organic piezoelectric film of the present invention is unlikely to malfunction, for example, when used in a touch panel capable of detecting touch pressure (particularly when used in a large-area touch panel capable of detecting touch pressure).
Furthermore, when the organic piezoelectric film of the present invention is used in, for example, a pressure sensor (especially when used in a large-area pressure sensor), stable sensing can be achieved.
Furthermore, when the organic piezoelectric film of the present invention is used in, for example, a haptic device, operational errors and malfunctions of the device are unlikely to occur.
Furthermore, when the organic piezoelectric film of the present invention is used in, for example, a vibration power generation device, a constant and stable amount of power generation can be obtained.
Furthermore, the organic piezoelectric film of the present invention is excellent in that, for example, when used in a flat speaker (particularly when used in a large-area flat speaker), high sound quality can be obtained.
本発明の有機圧電フィルムの圧電定数d33の変動係数は、このような観点では、より小さいことが好ましく、従って、当該変動係数の上限は、好ましくは1.0、より好ましくは0.6、更に好ましくは0.4、より更に好ましくは0.3、及び特に好ましくは0.15であることができる。 From this viewpoint, it is preferable that the coefficient of variation of the piezoelectric constant d33 of the organic piezoelectric film of the present invention is smaller, and therefore, the upper limit of the coefficient of variation is preferably 1.0, more preferably 0.6, even more preferably 0.4, still more preferably 0.3, and particularly preferably 0.15.
一方、本発明の有機圧電フィルムの用途又は使用態様等においては、非常に変動係数が小さいことまでは必要とされない場合がある。この場合、当該変動係数がより大きいほうが、製造コストの点などで有利であり得る。
従って、本発明の有機圧電フィルムの圧電定数d33の変動係数の下限は、例えば、0.0001、0.001、0.01、又は0.02であることができる。
On the other hand, in some applications or usage modes of the organic piezoelectric film of the present invention, it may not be necessary for the coefficient of variation to be very small. In such cases, a larger coefficient of variation may be advantageous in terms of production costs, etc.
Therefore, the lower limit of the coefficient of variation of the piezoelectric constant d33 of the organic piezoelectric film of the present invention can be, for example, 0.0001, 0.001, 0.01, or 0.02.
有機圧電フィルムの圧電定数d33の変動係数は、例えば、0.01~1.0の範囲内、0.01~0.6の範囲内、0.01~0.5の範囲内、0.01~0.4の範囲内、又は0.01~0.3の範囲内であることができる。 The coefficient of variation of the piezoelectric constant d 33 of the organic piezoelectric film can be, for example, in the range of 0.01 to 1.0, in the range of 0.01 to 0.6, in the range of 0.01 to 0.5, in the range of 0.01 to 0.4, or in the range of 0.01 to 0.3.
本発明の有機圧電フィルムの好ましい圧電定数d33は、その用途又は使用態様等によって、異なりえる。
本発明の有機圧電フィルムの好ましい圧電定数d33の上限は、例えば、30pC/N、28pC/N、26pC/N、又は20pC/Nであることができる。
本発明の有機圧電フィルムの好ましい圧電定数d33の下限は、例えば、0.5pC/N、3pC/N、5pC/N、7pC/N、又は9pC/Nであることができる。
有機圧電フィルムの圧電定数d33は、0.5~30pC/Nの範囲内、0.5~28pC/Nの範囲内、0.5~26pC/Nの範囲内、0.5~20pC/Nの範囲内、3~30pC/Nの範囲内、5~30pC/Nの範囲内、7~30pC/Nの範囲内、又は9~30pC/Nの範囲内であることができる。
The preferred piezoelectric constant d33 of the organic piezoelectric film of the present invention may vary depending on the application or mode of use.
A preferred upper limit for the piezoelectric constant d 33 of the organic piezoelectric film of the present invention can be, for example, 30 pC/N, 28 pC/N, 26 pC/N, or 20 pC/N.
A preferred lower limit of the piezoelectric constant d 33 of the organic piezoelectric film of the present invention can be, for example, 0.5 pC/N, 3 pC/N, 5 pC/N, 7 pC/N, or 9 pC/N.
The piezoelectric constant d 33 of the organic piezoelectric film can be in the range of 0.5 to 30 pC/N, in the range of 0.5 to 28 pC/N, in the range of 0.5 to 26 pC/N, in the range of 0.5 to 20 pC/N, in the range of 3 to 30 pC/N, in the range of 5 to 30 pC/N, in the range of 7 to 30 pC/N, or in the range of 9 to 30 pC/N.
本発明の好適な一態様(前記項3の態様)の有機圧電フィルムは、圧電定数d33が0.5~2.0pC/N未満の範囲内である。当該態様の有機圧電フィルムの圧電定数d33の変動係数は、好ましくは1.0以下、より好ましくは0.8以下、及び更に好ましくは0.5以下である。当該態様の有機圧電フィルムは、例えば、圧電パネル、又は圧力センサーに好適に使用され得る。 In a preferred embodiment of the present invention (the embodiment of item 3 above), the organic piezoelectric film has a piezoelectric constant d 33 in the range of 0.5 to less than 2.0 pC/N. The variation coefficient of the piezoelectric constant d 33 of the organic piezoelectric film of this embodiment is preferably 1.0 or less, more preferably 0.8 or less, and even more preferably 0.5 or less. The organic piezoelectric film of this embodiment can be suitably used for, for example, a piezoelectric panel or a pressure sensor.
本発明の別の好適な一態様(前記項4の態様)の有機圧電フィルムは、圧電定数d33が2.0~4.0pC/N未満の範囲内であり、且つその変動係数が1.0以下(好ましくは、0.8以下、より好ましくは、0.5以下、更に好ましくは、0.3以下)である。当該態様の有機圧電フィルムは、例えば、圧電パネル、又は圧力センサーに好適に使用され得る。 In another preferred embodiment of the present invention (the embodiment of item 4), the organic piezoelectric film has a piezoelectric constant d33 in the range of 2.0 to less than 4.0 pC/N, and a coefficient of variation of 1.0 or less (preferably 0.8 or less, more preferably 0.5 or less, and even more preferably 0.3 or less). The organic piezoelectric film of this embodiment can be suitably used for, for example, a piezoelectric panel or a pressure sensor.
本発明の別の好適な一態様(前記項5の態様)の有機圧電フィルムは、圧電定数d33が4.0~6.0pC/N未満の範囲内であり、且つその変動係数が0.6以下(好ましくは、0.5以下、より好ましくは、0.4以下、更に好ましくは、0.3以下)である。当該態様の有機圧電フィルムは、例えば、圧電パネル、圧力センサー、ハプティックデバイス、圧電振動発電装置、又は平面スピーカーに好適に使用され得る。 In another preferred embodiment of the present invention (the embodiment of item 5 above), the organic piezoelectric film has a piezoelectric constant d33 in the range of 4.0 to less than 6.0 pC/N, and a coefficient of variation of 0.6 or less (preferably 0.5 or less, more preferably 0.4 or less, and even more preferably 0.3 or less). The organic piezoelectric film of this embodiment can be suitably used in, for example, a piezoelectric panel, a pressure sensor, a haptic device, a piezoelectric vibration power generation device, or a flat speaker.
本発明の別の好適な一態様(前記項6の態様)の有機圧電フィルムは、圧電定数d33が6.0~10.0pC/N未満の範囲内であり、且つその変動係数が0.4以下(好ましくは、0.3以下、より好ましくは、0.25以下、更に好ましくは、0.2以下)である。当該態様の有機圧電フィルムは、例えば、圧電パネル、圧力センサー、ハプティックデバイス、圧電振動発電装置、又は平面スピーカーに好適に使用され得る。 In another preferred embodiment of the present invention (the embodiment of item 6 above), the organic piezoelectric film has a piezoelectric constant d33 in the range of 6.0 to less than 10.0 pC/N, and a coefficient of variation of 0.4 or less (preferably 0.3 or less, more preferably 0.25 or less, and even more preferably 0.2 or less). The organic piezoelectric film of this embodiment can be suitably used in, for example, a piezoelectric panel, a pressure sensor, a haptic device, a piezoelectric vibration power generation device, or a flat speaker.
本発明の別の好適な一態様(前記項7の態様)の有機圧電フィルムは、圧電定数d33が10.0~14.0pC/N未満の範囲内であり、且つその変動係数が0.3以下(好ましくは、0.25以下、より好ましくは、0.2以下、更に好ましくは、0.15以下)である。当該態様の有機圧電フィルムは、例えば、圧電パネル、圧力センサー、ハプティックデバイス、圧電振動発電装置、又は平面スピーカーに好適に使用され得る。 In another preferred embodiment of the present invention (the embodiment of item 7), the organic piezoelectric film has a piezoelectric constant d33 in the range of 10.0 to less than 14.0 pC/N, and a coefficient of variation of 0.3 or less (preferably 0.25 or less, more preferably 0.2 or less, and even more preferably 0.15 or less). The organic piezoelectric film of this embodiment can be suitably used in, for example, a piezoelectric panel, a pressure sensor, a haptic device, a piezoelectric vibration power generation device, or a flat speaker.
本発明の別の好適な一態様(前記項8の態様)の有機圧電フィルムは、圧電定数d33が14.0~30.0pC/Nの範囲内であり、且つその変動係数が0.15以下(好ましくは、0.1以下、より好ましくは、0.08以下、更に好ましくは、0.07以下)である。当該態様の有機圧電フィルムは、例えば、圧電パネル、圧力センサー、ハプティックデバイス、圧電振動発電装置、又は平面スピーカーに好適に使用され得る。 In another preferred embodiment of the present invention (the embodiment of item 8), the organic piezoelectric film has a piezoelectric constant d33 in the range of 14.0 to 30.0 pC/N and a coefficient of variation of 0.15 or less (preferably 0.1 or less, more preferably 0.08 or less, and even more preferably 0.07 or less). The organic piezoelectric film of this embodiment can be suitably used in, for example, a piezoelectric panel, a pressure sensor, a haptic device, a piezoelectric vibration power generation device, or a flat speaker.
全光線透過率Total Light Transmittance
<全光線透過率の決定方法>
本明細書中、「全光線透過率」は、JIS K-7361に基づき、ヘイズメーター NDH-7000 SP(製品名、日本電色工業)又はその同等品を使用した光透過性試験によって得られる。
<How to determine total light transmittance>
In this specification, the "total light transmittance" is obtained by a light transmittance test based on JIS K-7361 using a haze meter NDH-7000 SP (product name, Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) or an equivalent product.
本発明の有機圧電フィルムの好ましい全光線透過率は、その用途又は使用態様等によって異なり得る。
高い透明性が求められる用途又は使用態様等においては、より高い全光線透過率が求められる。一方、高い全光線透過率が求められない用途又は使用態様等においては、比較的低い全光線透過率を有する有機圧電フィルムのほうが、製造コストの点などで有利であり得る。
本発明の有機圧電フィルムの全光線透過率の上限は、例えば、97%、96%、又は9
4%であることができる。
本発明の有機圧電フィルムの全光線透過率の下限は、例えば、70%、80%、又は90%であることができる。
本発明の有機圧電フィルムの全光線透過率は、例えば、70~97%の範囲内、80~96%の範囲内、又は80~94%の範囲内であることができる。
The preferred total light transmittance of the organic piezoelectric film of the present invention may vary depending on the application or mode of use.
In applications or usage modes requiring high transparency, a higher total light transmittance is required. On the other hand, in applications or usage modes not requiring high total light transmittance, an organic piezoelectric film having a relatively low total light transmittance may be advantageous in terms of production costs.
The upper limit of the total light transmittance of the organic piezoelectric film of the present invention is, for example, 97%, 96%, or 9
It can be 4%.
The lower limit of the total light transmittance of the organic piezoelectric film of the present invention can be, for example, 70%, 80%, or 90%.
The total light transmittance of the organic piezoelectric film of the present invention can be, for example, in the range of 70 to 97%, in the range of 80 to 96%, or in the range of 80 to 94%.
ヘイズ値Haze Value
<ヘイズ値の決定方法>
本明細書中、「全ヘイズ値」(total haze)は、JIS K-7136に準拠し、ヘイズメーター
NDH-7000 SP(製品名、日本電色工業)又はその同等品を使用したヘイズ(HAZE、
濁度)試験によって得られる。
本明細書中、「内部ヘイズ値」(inner haze)は、前記全ヘイズ値の測定方法において、ガラス製セルの中に水を入れて、その中にフィルムを挿入し、ヘイズ値を測定することにより、得られる。
本明細書中、「外部ヘイズ値」(outer haze)は、フィルムの全ヘイズ値から内部へイズ値を差し引くことで算出される。
<How to determine haze value>
In this specification, the "total haze value" is a value measured by a haze meter in accordance with JIS K-7136.
Haze (HAZE) using NDH-7000 SP (product name, Nippon Denshoku Industries) or an equivalent product
This is obtained by a turbidity test.
In this specification, the term "inner haze" refers to the total haze value measured by filling a glass cell with water, inserting a film therein, and measuring the haze value.
As used herein, "outer haze" is calculated by subtracting the internal haze from the total haze of the film.
本発明の有機圧電フィルムの好ましい全ヘイズ値は、その用途又は使用態様等によって異なり得る。
高い透明性が求められる用途又は使用態様等においては、より低いヘイズ値が求められる。一方、低い全ヘイズ値が求められない用途又は使用態様等においては、比較的高い全ヘイズ値を有する有機圧電フィルムのほうが、製造コストの点などで有利であり得る。
本発明の有機圧電フィルムの全ヘイズ値の上限は、例えば、90%、80%、70%、又は60%であることができる。
本発明の有機圧電フィルムの全ヘイズ値の下限は、例えば、0.3%、0.4%、0.5%、5%、20%、又は40%であることができる。
本発明の有機圧電フィルムの全ヘイズ値は、例えば、0.3~80%の範囲内、0.4~70%の範囲内、0.5~70%の範囲内、0.5~60%の範囲内、又は0.5~50%の範囲内であることができる。
The preferred total haze value of the organic piezoelectric film of the present invention may vary depending on the application or mode of use.
In applications or usage modes requiring high transparency, a lower haze value is required. On the other hand, in applications or usage modes not requiring a low total haze value, an organic piezoelectric film having a relatively high total haze value may be advantageous in terms of production costs.
The upper limit of the total haze value of the organic piezoelectric film of the present invention can be, for example, 90%, 80%, 70%, or 60%.
The lower limit of the total haze value of the organic piezoelectric film of the present invention can be, for example, 0.3%, 0.4%, 0.5%, 5%, 20%, or 40%.
The total haze value of the organic piezoelectric film of the present invention can be, for example, in the range of 0.3 to 80%, in the range of 0.4 to 70%, in the range of 0.5 to 70%, in the range of 0.5 to 60%, or in the range of 0.5 to 50%.
本発明の有機圧電フィルムの好ましい内部ヘイズ値は、その用途又は使用態様等によって異なり得る。
高い透明性が求められる用途又は使用態様等においては、より低い内部ヘイズ値が求められる。一方、低い全ヘイズ値が求められない用途又は使用態様等においては、比較的高い内部ヘイズ値を有する有機圧電フィルムのほうが、製造コストの点などで有利であり得る。
本発明の有機圧電フィルムの内部ヘイズ値の上限は、例えば、90%、80%、70%、60%、50%、又は40%であることができる。
本発明の有機圧電フィルムの内部ヘイズ値の下限は、例えば、0.01%、0.05%、0.1%、0.15%、5%、10%、又は20%であることができる。
本発明の有機圧電フィルムの内部ヘイズ値は、例えば、0.05~80%の範囲内、0.1~70%の範囲内、又は0.15~60%の範囲内、5~90%の範囲内、10~80%の範囲内、又は20~70%の範囲内であることができる。
The preferred internal haze value of the organic piezoelectric film of the present invention may vary depending on the application or mode of use.
In applications or usage modes requiring high transparency, a lower internal haze value is required. On the other hand, in applications or usage modes not requiring a low total haze value, an organic piezoelectric film having a relatively high internal haze value may be advantageous in terms of production costs.
The upper limit of the internal haze value of the organic piezoelectric film of the present invention can be, for example, 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, or 40%.
The lower limit of the internal haze value of the organic piezoelectric film of the present invention can be, for example, 0.01%, 0.05%, 0.1%, 0.15%, 5%, 10%, or 20%.
The internal haze value of the organic piezoelectric film of the present invention can be, for example, in the range of 0.05 to 80%, in the range of 0.1 to 70%, or in the range of 0.15 to 60%, in the range of 5 to 90%, in the range of 10 to 80%, or in the range of 20 to 70%.
本発明の有機圧電フィルムの好ましい外部ヘイズ値は、その用途又は使用態様等によって異なり得る。
高い透明性が求められる用途又は使用態様等においては、より低い外部ヘイズ値が求められる。一方、低い全ヘイズ値が求められない用途又は使用態様等においては、比較的高い外部ヘイズ値を有する有機圧電フィルムのほうが、製造コストの点などで有利であり得
る。
外部ヘイズ値は、フィルムの全ヘイズ値から内部へイズ値を差し引くことで算出されるので、本発明の有機圧電フィルムの外部ヘイズ値の例は、前記の全ヘイズ値の例、及び前記の内部ヘイズの例から理解される。
The preferred external haze value of the organic piezoelectric film of the present invention may vary depending on the application or mode of use.
In applications or usage modes requiring high transparency, a lower external haze value is required. On the other hand, in applications or usage modes not requiring a low total haze value, an organic piezoelectric film having a relatively high external haze value may be advantageous in terms of production costs.
Since the external haze value is calculated by subtracting the internal haze value from the total haze value of the film, examples of the external haze value of the organic piezoelectric film of the present invention can be understood from the above examples of the total haze value and the above examples of the internal haze.
厚さThickness
<厚さの決定方法>
本明細書中、恣意性を排除して選択したフィルム上の10点で測定した各厚さの算術平均値を、フィルムの厚さとする。
<How to determine thickness>
In this specification, the thickness of a film is defined as the arithmetic mean value of thicknesses measured at 10 arbitrarily selected points on the film.
本発明の有機圧電フィルムの厚さの下限は、例えば、0.1μm、0.5μm、0.8μm、1μm、3μm、6μm、9μm、又は10μmであることができる。
本発明の有機圧電フィルムの厚さの上限は、例えば、200μm、100μm、50μm、40μm、又は30μmであることができる。
本発明の有機圧電フィルムの厚さは、例えば、0.1~200μmの範囲内、1~100μmの範囲内、0.5~100μmの範囲内、0.8~50μmの範囲内、0.8~40μmの範囲内、3~100μmの範囲内、3~50μmの範囲内、6~50μmの範囲内、9~40μmの範囲内、10~50μmの範囲内、10~40μmの範囲内、又は1
0~30μmの範囲内であることができる。好ましい厚さは、本発明の有機圧電フィルムの用途によって異なることができる。
The lower limit of the thickness of the organic piezoelectric film of the present invention can be, for example, 0.1 μm, 0.5 μm, 0.8 μm, 1 μm, 3 μm, 6 μm, 9 μm, or 10 μm.
The upper limit of the thickness of the organic piezoelectric film of the present invention can be, for example, 200 μm, 100 μm, 50 μm, 40 μm, or 30 μm.
The thickness of the organic piezoelectric film of the present invention is, for example, in the range of 0.1 to 200 μm, in the range of 1 to 100 μm, in the range of 0.5 to 100 μm, in the range of 0.8 to 50 μm, in the range of 0.8 to 40 μm, in the range of 3 to 100 μm, in the range of 3 to 50 μm, in the range of 6 to 50 μm, in the range of 9 to 40 μm, in the range of 10 to 50 μm, in the range of 10 to 40 μm, or in the range of 10 to 50 μm.
The preferred thickness may vary depending on the application of the organic piezoelectric film of the present invention.
本発明の有機圧電フィルムは、延伸、又は無延伸の圧電フィルムであることができる。
本発明の有機圧電フィルムは、好ましくは、無延伸の圧電フィルムである。
これに関係して、本発明の有機圧電フィルムは、その厚さの均一性が高い。具体的に好ましくは、本発明の有機圧電フィルムは、厚さの変動係数が、10%以下である。ここで、厚さの変動係数とは、前記算術平均値であるフィルムの厚さの算術平均に対する標準偏差の比である。
また、これに関係して、本発明の有機圧電フィルムは、形状の均一性及び視覚的な均一性が高い(すなわち、シワ、及びたわみ(重力による張力以外の張力がかけられていない状態での湾曲)が少ない)。
また、これに関係して、本発明の有機圧電フィルムは、分極率の均一性が高い。
The organic piezoelectric film of the present invention can be a stretched or unstretched piezoelectric film.
The organic piezoelectric film of the present invention is preferably a non-stretched piezoelectric film.
In relation to this, the organic piezoelectric film of the present invention has high uniformity in thickness. Specifically, it is preferable that the organic piezoelectric film of the present invention has a coefficient of variation in thickness of 10% or less. Here, the coefficient of variation in thickness is the ratio of the standard deviation to the arithmetic mean of the thickness of the film, which is the arithmetic mean value.
In this regard, the organic piezoelectric film of the present invention also has high uniformity in shape and visual uniformity (i.e., less wrinkling and sagging (curvature in the absence of tension other than that due to gravity)).
In relation to this, the organic piezoelectric film of the present invention has a high degree of uniformity in polarizability.
本発明の有機圧電フィルムは、好ましくは、無延伸の圧電フィルムである。
これに関係して、本発明の有機圧電フィルムは、その厚さの均一性が高い。具体的に好ましくは、本発明の有機圧電フィルムは、厚さの変動係数が、10%以下である。ここで、ここで、フィルムの平面全体に渡って、5mm間隔毎に(すなわち、5mm×5mmの平方格子の格子点において)厚さを測定し、その算術平均値を本発明の有機圧電フィルムの厚さとする。有機圧電フィルムの厚さの変動係数は、当該厚さの算術平均に対する標準偏差の比である。
また、これに関係して、本発明の有機圧電フィルムは、形状の均一性及び視覚的な均一性が高い(すなわち、シワ、及びたわみ(重力による張力以外の張力がかけられていない状態での湾曲)が少ない)。
また、これに関係して、本発明の有機圧電フィルムは、分極率の均一性が高い。
The organic piezoelectric film of the present invention is preferably a non-stretched piezoelectric film.
In relation to this, the organic piezoelectric film of the present invention has a high uniformity in thickness. Specifically, preferably, the organic piezoelectric film of the present invention has a coefficient of variation in thickness of 10% or less. Here, the thickness is measured at 5 mm intervals (i.e., at lattice points of a 5 mm x 5 mm square lattice) over the entire plane of the film, and the arithmetic average value is taken as the thickness of the organic piezoelectric film of the present invention. The coefficient of variation in thickness of the organic piezoelectric film is the ratio of the standard deviation to the arithmetic average of the thickness.
In this regard, the organic piezoelectric film of the present invention also has high uniformity in shape and visual uniformity (i.e., less wrinkling and sagging (curvature in the absence of tension other than that due to gravity)).
In relation to this, the organic piezoelectric film of the present invention has a high degree of uniformity in polarizability.
引張弾性係数Tensile modulus of elasticity
<引張弾性係数の決定方法>
本明細書中、引張弾性係数は、フィルムのサンプルを、幅20mm×長さ100mmに切り
出し、オートグラフ(島津製作所)を用いて、チャック間50mm、速度50mm/min の条件でJ
IS K7127に基づいて測定することにより決定される。
<Method of determining tensile modulus of elasticity>
In this specification, the tensile modulus of elasticity is measured by cutting a film sample into a size of 20 mm in width and 100 mm in length, and measuring the elasticity of the film using an autograph (Shimadzu Corporation) under the conditions of a chuck distance of 50 mm and a speed of 50 mm/min.
It is determined by measuring according to IS K7127.
本発明の有機圧電フィルムの引張弾性係数の下限は、例えば、0.4GPa、0.5GPa、又は0.6%であることができる。
本発明の有機圧電フィルムの引張弾性係数の上限は、例えば、5GPa、4GPa、又は3GPaであることができる。
本発明の有機圧電フィルムの引張弾性係数は、例えば、0.5~10000nmの範囲内、0.5~7000nmの範囲内、又は0.5~4000nmの範囲内であることができる。
The lower limit of the tensile elastic modulus of the organic piezoelectric film of the present invention can be, for example, 0.4 GPa, 0.5 GPa, or 0.6%.
The upper limit of the tensile elastic modulus of the organic piezoelectric film of the present invention can be, for example, 5 GPa, 4 GPa, or 3 GPa.
The tensile modulus of the organic piezoelectric film of the present invention can be, for example, in the range of 0.5 to 10,000 nm, in the range of 0.5 to 7,000 nm, or in the range of 0.5 to 4,000 nm.
リタデーションRetardation
<リタデーションの決定方法>
本明細書中、リタデーションは、フィルムのサンプルを2cm×2cm以上の大きさに切り出して、位相差フィルム・光学材料検査装置RETS-100(製品名、大塚電子)、又はその同等品を用いた測定によって、決定される。本明細書において、リタデーションの数値としては、550nmの値を採用する。
<How to determine retardation>
In this specification, the retardation is determined by cutting a film sample into a size of 2 cm x 2 cm or more and measuring it using a retardation film/optical material inspection device RETS-100 (product name, Otsuka Electronics) or an equivalent product. In this specification, the retardation value is the value at 550 nm.
本発明の有機圧電フィルムのリタデーションの下限は、特に限定されないが、例えば、0.5nmであることができる。
本発明の有機圧電フィルムのリタデーションの上限は、例えば、10000nm、7000nm、又は4000nmであることができる。
本発明の有機圧電フィルムのリタデーションは、好ましくは0.5~10000nmの範囲内、より好ましくは0.5~7000nmの範囲内、及び更に好ましくは0.5~4000nmの範囲内であることができる。
本発明の好適な一態様の有機圧電フィルムは、延伸フィルムであり、及びリタデーションが200~10000nmの範囲内である。
本発明の別の好適な一態様の有機圧電フィルムは、無延伸フィルムであり、及びリタデーションが0.5~200nmの範囲内である。
The lower limit of the retardation of the organic piezoelectric film of the present invention is not particularly limited, but can be, for example, 0.5 nm.
The upper limit of the retardation of the organic piezoelectric film of the present invention can be, for example, 10,000 nm, 7,000 nm, or 4,000 nm.
The retardation of the organic piezoelectric film of the present invention may be preferably in the range of 0.5 to 10,000 nm, more preferably in the range of 0.5 to 7,000 nm, and even more preferably in the range of 0.5 to 4,000 nm.
The organic piezoelectric film in a preferred embodiment of the present invention is a stretched film, and has a retardation in the range of 200 to 10,000 nm.
In another preferred embodiment of the present invention, the organic piezoelectric film is a non-stretched film and has a retardation in the range of 0.5 to 200 nm.
製造方法
本発明の有機圧電フィルムは、例えば、
キャスティング法により無延伸かつ非分極の重合体フィルム(例、非分極のフッ化ビニリデン系重合体フィルム)を調製する工程A;
前記無延伸かつ非分極の重合体フィルムを分極処理する工程B;及び
工程Bに対して任意の時点で、無延伸の重合体フィルムを熱処理する工程C
を含む
製造方法
によって製造できる。
Manufacturing Method The organic piezoelectric film of the present invention can be manufactured, for example, by
Step A is to prepare a non-stretched and non-polarized polymer film (e.g., a non-polarized vinylidene fluoride polymer film) by a casting method;
A step B of polarizing the unstretched and unpolarized polymer film; and a step C of heat-treating the unstretched polymer film at any time relative to the step B.
The composition can be produced by a production method including the steps of:
工程A(フィルム調製工程)Step A (film preparation step)
キャスティング法による、「前記無延伸かつ非分極フィルム」の製造方法は、例えば、(1)溶媒中に、前記重合体(すなわち、本発明の有機圧電フィルムを形成する重合体)(例、フッ化ビニリデン系重合体)、並びに前記所望による成分(例、無機酸化物粒子、及び親和性向上剤)を溶媒中に溶解又は分散させて液状組成物を溶解させて、液状組成物を調製する工程;
(2)前記液状組成物を基材上に流延(塗布)する工程;及び
(3)前記溶媒を加熱乾燥により気化させて、フィルムを形成させる工程
を含む製造方法である。
The method for producing the "unstretched and non-polarized film" by the casting method includes, for example, (1) a step of dissolving or dispersing the polymer (i.e., the polymer that forms the organic piezoelectric film of the present invention) (e.g., a vinylidene fluoride-based polymer) and the optional components (e.g., inorganic oxide particles and an affinity improver) in a solvent to prepare a liquid composition;
(2) a step of casting (coating) the liquid composition on a substrate; and (3) a step of evaporating the solvent by heating and drying to form a film.
液状組成物の調製における溶解温度は特に限定されないが、溶解温度を高くすると溶解を促進できるので好ましい。しかし、溶解温度が高すぎると、得られるフィルムが着色してしまう傾向があるので、溶解温度は、室温以上80℃以下であることが好ましい。
また、かかる着色を防止する意味から、前記溶媒の好ましい例としては、ケトン系溶媒(例、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、アセトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、シクロヘキサノン)、エステル系溶媒(例、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、乳酸エチル)、エーテル系溶媒(例、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン)、及びアミド系溶媒(例、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド)が挙げられる。これらの溶媒は、単独で、又は2種以上を組み合わせて用いられ得る。前記溶媒として、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)の溶解に汎用される溶媒であるアミド系溶媒を用いてもよいが、溶媒中のアミド系溶媒の含有率は50重量%以下であることが望ましい。
The dissolution temperature in the preparation of the liquid composition is not particularly limited, but a higher dissolution temperature is preferable because it can promote dissolution. However, if the dissolution temperature is too high, the resulting film tends to be colored, so the dissolution temperature is preferably from room temperature to 80° C.
In order to prevent such coloration, preferred examples of the solvent include ketone-based solvents (e.g., methyl ethyl ketone (MEK), methyl isobutyl ketone (MIBK), acetone, diethyl ketone, dipropyl ketone, cyclohexanone), ester-based solvents (e.g., ethyl acetate, methyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate), ether-based solvents (e.g., tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, dioxane), and amide-based solvents (e.g., dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide). These solvents may be used alone or in combination of two or more. As the solvent, an amide-based solvent, which is a solvent commonly used to dissolve polyvinylidene fluoride (PVDF), may be used, but the content of the amide-based solvent in the solvent is desirably 50% by weight or less.
前記液状組成物の基材上への流延(塗布)は、前記液状組成物の基材上への流延(塗布)は、ナイフコーティング方式、キャストコーティング方式、ロールコーティング方式、グラビアコーティング方式、ブレードコーティング方式、ロッドコーティング方式、エアドクタコーティング方式、またはスロットダイ方式等の慣用の方法に基づき行えばよい。なかでも、操作性が容易な点、得られるフィルム厚さのバラツキが少ない点、生産性に優れる点から、グラビアコーティング方式、又はスロットダイ方式が好ましい。当該基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用いることができる。 The liquid composition may be cast (applied) onto a substrate by a conventional method such as knife coating, cast coating, roll coating, gravure coating, blade coating, rod coating, air doctor coating, or slot die. Among these, the gravure coating or slot die method is preferred because of ease of operation, small variation in the thickness of the resulting film, and excellent productivity. For example, a polyethylene terephthalate (PET) film can be used as the substrate.
前記溶媒の加熱乾燥による気化は、通常のフィルム形成のための加熱乾燥の方法に準じて行えばよい。当該加熱乾燥は、好ましくは、例えば、前記基材上に塗布した前記液状組成物を、ロール・トゥ・ロール方式で乾燥炉に通すことで実施できる。または、バッチ式で加熱乾燥を行ってフィルムを形成させてもよい。
前記乾燥温度は、本発明の有機圧電フィルムを構成する重合体の種類によって異なるが、具体的には、例えば、当該重合体がフッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体の場合、好ましくは20℃~200℃の範囲内、より好ましくは60℃~190℃の範囲内、更に好ましくは、80℃~190℃の範囲内である。
The evaporation of the solvent by heat drying may be carried out in accordance with a heat drying method for forming a normal film. The heat drying may be preferably carried out, for example, by passing the liquid composition applied on the substrate through a drying oven in a roll-to-roll manner. Alternatively, the film may be formed by heat drying in a batch manner.
The drying temperature varies depending on the type of polymer constituting the organic piezoelectric film of the present invention. Specifically, for example, when the polymer is a vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene copolymer, the drying temperature is preferably within a range of 20° C. to 200° C., more preferably within a range of 60° C. to 190° C., and even more preferably within a range of 80° C. to 190° C.
工程Aで調製される非分極フィルムの厚さは、得ようとする圧電フィルムに応じて設定すればよい。 The thickness of the non-polarized film prepared in step A can be set according to the piezoelectric film to be obtained.
工程B(分極処理工程)
工程Bでは、前記非分極フィルムを分極処理する。
Step B (polarization treatment step)
In step B, the non-polarized film is subjected to a polarization treatment.
工程Bに用いられる、非分極の前記共重合体フィルム(以下、単に「非分極フィルム」と称する場合がある)は、好ましくは、延伸されていないものである。また、好ましくは、本発明の有機圧電フィルムの製造方法においても、当該非分極フィルムを、延伸しない。
このようにして得られる有機圧電フィルムは、高温に曝された後でも高い圧電性を有する。また、このようにして得られる有機圧電フィルムは、その厚さのばらつきが小さい。
The non-polarized copolymer film (hereinafter, sometimes simply referred to as a "non-polarized film") used in step B is preferably not stretched. Also, preferably, in the method for producing an organic piezoelectric film of the present invention, the non-polarized film is not stretched.
The organic piezoelectric film thus obtained has high piezoelectricity even after exposure to high temperatures, and also has a small variation in thickness.
工程Bの分極処理は、コロナ放電処理等の慣用の方法によって行うことができる。 The polarization treatment in step B can be carried out by a conventional method such as corona discharge treatment.
工程Bの分極処理は、好ましくはコロナ放電によって行われる。
コロナ放電には、負コロナ及び正コロナのいずれを用いてもよいが、非分極樹脂フィルムの分極しやすさの観点から負コロナを用いることが望ましい。
The polarization treatment in step B is preferably carried out by corona discharge.
Either negative or positive corona may be used for the corona discharge, but it is preferable to use negative corona from the viewpoint of ease of polarization of the non-polarized resin film.
コロナ放電処理は、特に限定されないが、例えば;特開2011-181748号公報に記載のように非分極フィルムに対して線状電極を用いて印加を実施すること;非分極フィルムに対して針状電極を用いて印加を実施すること;又は非分極フィルムに対してグリッド電極を用いて印加を実施すること、によって実施できる。
コロナ放電処理の条件は、本発明が属する技術分野の常識に基づいて、適宜設定すればよい。コロナ放電処理の条件が弱すぎると、得られる圧電フィルムの圧電性が不充分になる虞があり、一方、コロナ放電処理の条件が強すぎると、得られる圧電フィルムが点状欠陥を有する虞がある。
ここで、得られる分極フィルムの圧電定数d33の面内ばらつきを抑制するためには、各針状電極、及び/又は線状電極とフィルムとの距離が一定であること、すなわち電極とフィルムとの間の距離にフィルム面内ばらつきが無いこと(又は極めて小さいこと)(具体的には、最長距離と最短距離の差が、好ましくは、6mm以内、より好ましくは4mm、更に好ましくは、3mm以内であること)が望ましい。
また、得られる分極フィルムの圧電定数d33の面内ばらつきを抑制するためには、例えば、ロール・トゥ・ロールで連続印加を実施する場合は、フィルムに一定の張力がかかるようにして、フィルムを適度且つ均一にロールに密着させることが、望ましい。
例えば、線状電極を用いてロール・トゥ・ロールで連続印加を実施する場合は、線状電極と非分極フィルムの間の距離、フィルム膜厚等によって異なるが、例えば、-15~-25kVの直流電界である。処理速度は、例えば、10~500cm/分である。
別法として、分極処理は、コロナ放電の他に、例えば非分極フィルムの両面から平板電極で挟み込んで印加することにより実施してもよい。具体的には、例えば、非分極フィルムの両面から平板電極で挟み込んで印加を実施する場合、0~400MV/m(好ましくは50~400MV/m)の直流電界、及び0.1秒~60分間の印加時間の条件を採用できる。
The corona discharge treatment is not particularly limited, but can be performed, for example, by applying a voltage to a non-polarized film using a linear electrode as described in JP 2011-181748 A; applying a voltage to a non-polarized film using a needle electrode; or applying a voltage to a non-polarized film using a grid electrode.
The conditions of the corona discharge treatment may be appropriately set based on common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. If the conditions of the corona discharge treatment are too weak, the piezoelectricity of the resulting piezoelectric film may be insufficient, whereas if the conditions of the corona discharge treatment are too strong, the resulting piezoelectric film may have point defects.
Here, in order to suppress the in-plane variation of the piezoelectric constant d33 of the obtained polarized film, it is desirable that the distance between each needle-like electrode and/or linear electrode and the film is constant, that is, that there is no (or very small) in-plane variation in the distance between the electrodes and the film (specifically, the difference between the longest distance and the shortest distance is preferably within 6 mm, more preferably 4 mm, and even more preferably 3 mm).
In order to suppress the in-plane variation of the piezoelectric constant d33 of the obtained polarized film, for example, when continuous application is performed by roll-to-roll, it is desirable to apply a certain tension to the film and to make the film adhere appropriately and uniformly to the roll.
For example, when continuous application is performed in a roll-to-roll manner using linear electrodes, the DC electric field is, for example, −15 to −25 kV, although it varies depending on the distance between the linear electrodes and the non-polarized film, the film thickness, etc. The treatment speed is, for example, 10 to 500 cm/min.
Alternatively, the polarization treatment may be performed by, for example, sandwiching the non-polarized film between flat electrodes and applying a voltage to the film, in addition to corona discharge. Specifically, when applying a voltage to the non-polarized film by sandwiching the film between flat electrodes, a DC electric field of 0 to 400 MV/m (preferably 50 to 400 MV/m) and an application time of 0.1 seconds to 60 minutes can be used.
工程C(熱処理工程)
工程Cは、工程Bに対して任意の時点で、行われる。すなわち、工程Cは、工程Bの前、工程Bと同時、又は工程Bの後に実施できる。工程Cを工程Bの後に行う場合、工程Cの熱処理は、工程Bで得られた分極化フィルム又は工程Bにおいて分極を完了した部分に対して行うことができる。すなわち、工程Bの分極処理を実施しながら、当該分極処理を終えた部分に対して工程Cの熱処理を実施してもよい。
熱処理の方法は、特に限定されないが、例えば、前記無延伸の重合体フィルム(以下、単に前記フィルムと称する場合がある)を2枚の金属板で挟み、当該金属板を加熱すること;前記フィルムのロールを恒温槽中で加熱すること;又はロール・トゥ・ロール方式での前記フィルムの生産において、金属ロールを加熱し、前記フィルムを、当該加熱した金属ロールに接触させること;又は前記フィルムを加熱した炉の中にロール・トゥ・ロールで通していくことにより行うことができる。ここで、工程Cを工程Bの後に行う場合、分極化フィルムは単体で熱処理してもよいし、或いは別種のフィルム又は金属箔上に重ねて積層フィルムを作成し、これを熱処理してもよい。とりわけ、高温で熱処理する場合には後者の方法のほうが、分極化フィルムにしわが入りにくいので好ましい。
前記熱処理の温度は、熱処理される分極化フィルムの種類によって異なる場合があり、好ましくは(熱処理される分極化フィルムの融点-100)℃~(熱処理される分極化フィルムの融点+40)℃の範囲内である。
前記熱処理の温度は、具体的には、好ましくは80℃以上、より好ましくは85℃以上、更に好ましくは90℃以上である。
また、前記熱処理の温度は、好ましくは170℃以下、より好ましくは160℃以下、更に好ましくは140℃以下である。
前記熱処理の時間は、通常、10秒間以上、好ましくは0.5分間以上、より好ましくは1分間以上、更に好ましくは2分間以上である。
また、前記熱処理の時間の上限は限定されないが、通常、前記熱処理の時間は60分間以下である。
前記熱処理の条件は、好ましくは90℃以上で1分間以上である。
Step C (heat treatment step)
Step C is carried out at any time relative to step B. That is, step C can be carried out before, simultaneously with, or after step B. When step C is carried out after step B, the heat treatment of step C can be carried out on the polarized film obtained in step B or on the portion where polarization has been completed in step B. That is, while the polarization treatment of step B is being carried out, the heat treatment of step C may be carried out on the portion where polarization treatment has been completed.
The heat treatment method is not particularly limited, but may be, for example, sandwiching the unstretched polymer film (hereinafter sometimes simply referred to as the film) between two metal plates and heating the metal plates; heating a roll of the film in a thermostatic chamber; or, in the production of the film by a roll-to-roll method, heating a metal roll and bringing the film into contact with the heated metal roll; or passing the film through a heated furnace in a roll-to-roll manner. Here, when step C is performed after step B, the polarized film may be heat-treated alone, or may be layered on another film or metal foil to create a laminated film, which may then be heat-treated. In particular, when heat-treating at high temperatures, the latter method is preferred because it is less likely to cause wrinkles in the polarized film.
The temperature of the heat treatment may vary depending on the type of polarized film being heat treated, but is preferably within the range of (melting point of the polarized film being heat treated - 100) °C to (melting point of the polarized film being heat treated + 40) °C.
Specifically, the temperature of the heat treatment is preferably 80° C. or higher, more preferably 85° C. or higher, and further preferably 90° C. or higher.
The temperature of the heat treatment is preferably 170° C. or less, more preferably 160° C. or less, and further preferably 140° C. or less.
The time for the heat treatment is usually 10 seconds or more, preferably 0.5 minutes or more, more preferably 1 minute or more, and further preferably 2 minutes or more.
Although there is no upper limit to the time for the heat treatment, the time for the heat treatment is usually 60 minutes or less.
The heat treatment is preferably performed at 90° C. or higher for 1 minute or longer.
熱処理後、前記フィルムを所定温度まで冷却する。当該温度は、好ましくは、0℃~60℃の範囲であり、室温であることができる。冷却速度は、徐冷であっても急冷であってもよく、急冷であることが生産性の面から好ましい。急冷は、例えば送風等の手段によって実施できる。本明細書中、このようなフィルムの熱処理をアニール処理と称する場合がある。 After the heat treatment, the film is cooled to a predetermined temperature. The temperature is preferably in the range of 0°C to 60°C, and can be room temperature. The cooling rate can be slow or rapid, with rapid cooling being preferred from the viewpoint of productivity. Rapid cooling can be performed, for example, by blowing air. In this specification, such heat treatment of the film may be referred to as annealing treatment.
有機圧電フィルムのロール
本発明の有機圧電フィルムは、好ましくは、ロールとして保管及び出荷され得る。
本発明の有機圧電フィルムは、このようなロールの形態にする際のシワの発生の抑制の観点から、弾性率が500MPa以上であることが好ましい。弾性率は、フィルムの材質の選択等により調整できる。
本発明の有機圧電フィルムのロールは、本発明の有機圧電フィルムのみからなってもよく、本発明の有機圧電フィルムに保護フィルムなどを積層させて巻いた形態でもよく、紙管等の芯、及び当該芯に巻き付けられた本発明の有機圧電フィルムを備えてもよい。
本発明の有機圧電フィルムのロールは、好ましくは、幅50mm以上、かつ長さ20m以上である。
本発明の有機圧電フィルムのロールは、例えば、本発明の有機圧電フィルムを、巻き出しローラーと巻き取りローラーを用いて巻き取ることにより、調製できる。
ここで、フィルムのたわみを抑制する観点で、通常行われるように、巻き出しローラーと巻き取りローラーを平行にすることが好ましい。
また、フィルムのたわみを抑制する観点で、本発明の有機圧電フィルムのなかでも、弾性率が500MPa以上のフィルムを用いてもよい。
ローラーとしては、本発明のフィルムの滑り性を良くするため、滑り性のよいローラー、具体的にはフッ素樹脂で被覆されたローラー、メッキされたローラー、又は離型剤を塗布したローラーを用いることが好ましい。
ここで、フィルムの厚さが不均一である場合は、いわゆるロールの耳立ち(ハイエッジ;ロールの軸方向の中心部に比べて、端部が太くなること;両端部が中心部より膜厚が低い場合に両端部が中心部に比べて凹むこと;又は一方の端部からもう一方の端部に傾斜的に厚さが変化していく場合に膜厚が薄い側の端部が凹むこと)等のロールの太さの不均一さが発生し、これはシワの発生の原因になり得る。また、これは、フィルムの捲き出しの際に、フィルムのたわみ(重力による張力以外の張力がかけられていない状態での湾曲)が発生する原因となり得る。
一般に、ロールの耳立ちを防止する目的で、ロールの端となるフィルム端をスリッター耳おとし(スリット)することが行われるが、フィルムの厚さの不均一がフィルム端から広い範囲にわたる場合、耳おとしのみでは、ロールの耳立ち及び凹みの防止が困難である。
また、一般に、フィルムの幅が広い(例、幅100mm以上)ほど、及びフィルムの長さが長い(例、50m以上)ほど、前記耳立ち、前記凹み及び前記たわみが生じやすい。
しかし、本発明の有機圧電フィルムは、厚さの均一性が高いので、そのまま、又はロールの端となるフィルム端をスリッター耳おとし(スリット)することのみで、フィルムの幅が広く(例、幅100mm以上)、かつフィルムの長さが長い(例、50m以上)場合でも、前記耳立ち、前記凹み及び前記たわみが抑制されたロールにすることができる。
スリットで除去された耳(フィルム端)は、回収して、本発明の有機圧電フィルムの原料として、リサイクルできる。
本発明の有機圧電フィルムのロールは、太さの均一性が高く、好ましくは、ロールの軸方向の中心部の太さに対する、より太いほうの端部の太さの比が70~130%の範囲内
である。
これにより、本発明の有機圧電フィルムのロールは、これから巻き出されたフィルムのたわみが抑制されている。
Rolls of Organic Piezoelectric Film The organic piezoelectric film of the present invention is preferably stored and shipped as a roll.
From the viewpoint of suppressing the occurrence of wrinkles when the organic piezoelectric film of the present invention is formed into such a roll, the elastic modulus is preferably 500 MPa or more. The elastic modulus can be adjusted by selecting the material of the film, etc.
The roll of the organic piezoelectric film of the present invention may consist only of the organic piezoelectric film of the present invention, or may be in a form in which the organic piezoelectric film of the present invention is laminated with a protective film or the like and wound up, or may include a core such as a paper tube, and the organic piezoelectric film of the present invention wound around the core.
A roll of the organic piezoelectric film of the present invention preferably has a width of 50 mm or more and a length of 20 m or more.
A roll of the organic piezoelectric film of the present invention can be prepared, for example, by winding the organic piezoelectric film of the present invention around an unwind roller and a take-up roller.
Here, from the viewpoint of suppressing deflection of the film, it is preferable to make the unwinding roller and the take-up roller parallel to each other, as is usually done.
From the viewpoint of suppressing deflection of the film, among the organic piezoelectric films of the present invention, a film having an elastic modulus of 500 MPa or more may be used.
As the roller, in order to improve the slipperiness of the film of the present invention, it is preferable to use a roller with good slipperiness, specifically a roller covered with a fluororesin, a plated roller, or a roller coated with a release agent.
Here, if the thickness of the film is not uniform, unevenness in the thickness of the roll such as so-called roll edge (high edge; the ends are thicker than the center in the axial direction of the roll; when the film thickness is thinner at both ends than at the center, both ends are recessed compared to the center; or when the thickness changes gradually from one end to the other end, the end with the thinner film is recessed) occurs, which can cause wrinkles. This can also cause the film to sag when unwound (curving when no tension other than that due to gravity is applied).
Generally, in order to prevent the formation of raised edges on a roll, the ends of the film that form the ends of the roll are slit using a slitter, but if the unevenness in the film thickness extends over a wide area from the end of the film, it is difficult to prevent raised edges and dents on the roll by slitting alone.
Generally, the wider the film (eg, 100 mm or more) and the longer the film (eg, 50 m or more), the more likely the raised edges, dents and warping will occur.
However, since the organic piezoelectric film of the present invention has a high degree of thickness uniformity, it is possible to form a roll in which the above-mentioned raised edges, dents, and deflection are suppressed, even when the film is wide (e.g., 100 mm or more) and long (e.g., 50 m or more), either as is or by simply slittering (slitting) the film ends that will become the ends of the roll.
The edges (film ends) removed by the slits can be collected and recycled as the raw material for the organic piezoelectric film of the present invention.
The roll of organic piezoelectric film of the present invention has a high degree of uniformity in thickness, and preferably the ratio of the thickness at the thicker end of the roll to the thickness at the center in the axial direction is within the range of 70 to 130%.
As a result, the deflection of the film when unwound from the roll of the organic piezoelectric film of the present invention is suppressed.
本発明の有機圧電フィルム及びそのロールの製造に用いられるローラーの表面粗さRaは、1μm以下であることが好ましい。本明細書において、「表面粗さRa」は、JIS
B0601:2001に規定されている、「算術平均高さ」である。
また、本発明の有機圧電フィルム及びそのロールの製造に用いられるローラーは、少なくともその表面の材質が、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、クロムメッキ、又はステンレス鋼(SUS)であることが好ましい。
これらのことにより、フィルムのシワを抑制できる。
The surface roughness Ra of the roller used in the manufacture of the organic piezoelectric film of the present invention and the roll thereof is preferably 1 μm or less.
This is the "arithmetic mean height" as defined in JIS B 0601:2001.
In addition, it is preferable that at least the surface of the roller used in producing the organic piezoelectric film and roll thereof of the present invention is made of polytetrafluoroethylene (PTFE), chrome plating, or stainless steel (SUS).
These factors can suppress wrinkling of the film.
適用
本発明の有機圧電フィルムは高温に曝された後でも高い圧電性を有するので、高い圧電性が要求され、かつ高温に曝される可能性がある、種々の用途に好適に用いることができる。
また、本発明の有機圧電フィルムは、可撓性を有するので、種々の用途に好適に用いることができる。
Applications The organic piezoelectric film of the present invention has high piezoelectricity even after exposure to high temperatures, and therefore can be suitably used in various applications requiring high piezoelectricity and in which there is a possibility of exposure to high temperatures.
Furthermore, the organic piezoelectric film of the present invention has flexibility and can be suitably used for various applications.
圧電パネル
本発明の有機圧電フィルム(好ましくは、前記項1~13のいずれか1項に記載の態様の有機圧電フィルム)は、圧電パネル(例、タッチ圧を検出できるタッチパネル)等に使用できる。
本発明の有機圧電フィルムを有するタッチパネルは、タッチ位置及びタッチ圧の両方を検出でき、かつ高温に曝された後でもタッチ圧の検出性能が低下しにくい。
本発明の有機圧電フィルムは、抵抗膜方式、及び静電容量方式等の、あらゆる方式のタッチパネルに使用できる。
本発明の有機圧電フィルムは、タッチパネルに使用されるとき、必ずしも、タッチ位置及びタッチ圧の両方の検出のために使用される必要は無く、本発明の有機圧電フィルムは、タッチ位置又はタッチ圧のいずれかの検出にも使用されてもよい。
本発明の有機圧電フィルムを有する圧電パネルは、好ましくは、
第1の電極と、
本発明の有機圧電フィルムと、
第2の電極)と、
をこの順で有する。
第1の電極は本発明の有機圧電フィルムの一方の主面上に直接又は間接的に配置され、及び
第2の電極は本発明の有機圧電フィルムの他方の主面上に直接又は間接的に配置される。
ここで、当該圧電パネルが有する有機圧電フィルムの数は1枚以上であることができる。ここで、圧電パネルの焦電ノイズを除去するために、2枚の有機圧電フィルムが、バイモルフ構造(例、国際公開第2015/053343号パンフレットの図18に記載されているようなバイモルフ構造)を形成していてもよい。この時、2枚の有機圧電フィルムは、透明粘着剤、又は透明接着剤で貼り合わせられていてもよい。ここで、透明粘着剤、又は透明接着剤の層の厚さは、その引張弾性率が有機圧電フィルムより大きい場合は、より厚いほうが好ましく、これが小さい場合は、より薄いほうが好ましい。また、当該2枚の有機圧電フィルムの厚さについては、圧力を加えられる側のフィルムがより厚いほうが好ましい。
当該電極の例としては、ITO(酸化インジウム・スズ)電極、酸化スズ電極、金属ナノワイヤー、金属ナノ粒子、及び有機導電樹脂等が挙げられる。
Piezoelectric Panel The organic piezoelectric film of the present invention (preferably the organic piezoelectric film according to any one of the embodiments described in items 1 to 13) can be used for a piezoelectric panel (eg, a touch panel capable of detecting touch pressure) or the like.
A touch panel having the organic piezoelectric film of the present invention can detect both a touch position and a touch pressure, and the touch pressure detection performance is not easily deteriorated even after exposure to high temperatures.
The organic piezoelectric film of the present invention can be used in touch panels of any type, such as resistive type and capacitive type.
When used in a touch panel, the organic piezoelectric film of the present invention does not necessarily have to be used for detecting both the touch position and the touch pressure, and the organic piezoelectric film of the present invention may be used for detecting either the touch position or the touch pressure.
The piezoelectric panel having the organic piezoelectric film of the present invention preferably has
A first electrode;
The organic piezoelectric film of the present invention;
a second electrode);
in this order.
The first electrode is disposed directly or indirectly on one main surface of the organic piezoelectric film of the present invention, and the second electrode is disposed directly or indirectly on the other main surface of the organic piezoelectric film of the present invention.
Here, the number of organic piezoelectric films that the piezoelectric panel has can be one or more. Here, in order to eliminate pyroelectric noise of the piezoelectric panel, the two organic piezoelectric films may form a bimorph structure (e.g., a bimorph structure as described in FIG. 18 of WO 2015/053343). At this time, the two organic piezoelectric films may be bonded together with a transparent adhesive or transparent bonding agent. Here, the thickness of the transparent adhesive or transparent bonding agent layer is preferably thicker when its tensile modulus is greater than that of the organic piezoelectric film, and is preferably thinner when its tensile modulus is smaller. In addition, it is preferable that the thickness of the two organic piezoelectric films is thicker on the side to which pressure is applied.
Examples of such electrodes include ITO (indium tin oxide) electrodes, tin oxide electrodes, metal nanowires, metal nanoparticles, and organic conductive resins.
圧力センサー
本発明の有機圧電フィルム(好ましくは、前記項1~12、及び14のいずれか1項に記載の態様の有機圧電フィルム)は、圧力センサーに使用できる。
本発明の有機圧電フィルムを有する圧力センサーは、好ましくは、
第1の電極と、
本発明の有機圧電フィルムと、
第2の電極)と、
をこの順で有する。
第1の電極は本発明の有機圧電フィルムの一方の主面上に直接又は間接的に配置され、及び
第2の電極は本発明の有機圧電フィルムの他方の主面上に直接又は間接的に配置される。
当該電極の例としては、ITO(酸化インジウム・スズ)電極、酸化スズ電極、金属ナノワイヤー、金属ナノ粒子、及び有機導電樹脂等が挙げられる。
Pressure Sensor The organic piezoelectric film of the present invention (preferably the organic piezoelectric film according to any one of the embodiments described in items 1 to 12 and 14) can be used for a pressure sensor.
The pressure sensor having the organic piezoelectric film of the present invention preferably comprises:
A first electrode;
The organic piezoelectric film of the present invention;
a second electrode);
in this order.
The first electrode is disposed directly or indirectly on one main surface of the organic piezoelectric film of the present invention, and the second electrode is disposed directly or indirectly on the other main surface of the organic piezoelectric film of the present invention.
Examples of such electrodes include ITO (indium tin oxide) electrodes, tin oxide electrodes, metal nanowires, metal nanoparticles, and organic conductive resins.
ハプティックデバイス
本発明の有機圧電フィルム(好ましくは、項1、2、5~12、及び14のいずれか1項に記載の態様の有機圧電フィルム)は、ハプティックデバイスに好適に使用できる。
本発明の有機圧電フィルムを有するハプティックデバイスは、好ましくは、
第1の電極、
本発明の有機圧電フィルム、及び
第2の電極
この順で有する。
第1の電極は本発明の有機圧電フィルムの一方の主面上に直接又は間接的に配置され、及び
第2の電極は本発明の有機圧電フィルムの他方の主面上に直接又は間接的に配置される。
当該ハプティックデバイスにおいて、本発明の有機圧電フィルムは、第1の電極、及び第2の電極を介して受け取った電気エネルギーを機械的エネルギーに変換できる。これにより、本発明の有機圧電フィルムが変形して、振動し、ユーザーに触覚をフィードバックできる。
Haptic Device The organic piezoelectric film of the present invention (preferably the organic piezoelectric film according to any one of the embodiments described in items 1, 2, 5 to 12, and 14) can be suitably used in a haptic device.
The haptic device having the organic piezoelectric film of the present invention preferably comprises:
A first electrode,
It comprises, in this order, an organic piezoelectric film of the present invention, and a second electrode.
The first electrode is disposed directly or indirectly on one main surface of the organic piezoelectric film of the present invention, and the second electrode is disposed directly or indirectly on the other main surface of the organic piezoelectric film of the present invention.
In the haptic device, the organic piezoelectric film of the present invention can convert electrical energy received via the first electrode and the second electrode into mechanical energy, which causes the organic piezoelectric film of the present invention to deform and vibrate, thereby providing tactile feedback to the user.
圧電振動発電装置
本発明の有機圧電フィルム(好ましくは、前記項1、2、5~12、及び14のいずれか1項に記載の態様の有機圧電フィルム)は、圧電振動発電装置に好適に使用できる。
本発明の有機圧電フィルムを有する圧電振動発電装置は、好ましくは、
好ましくは、
第1の電極、
本発明の有機圧電フィルム、及び
第2の電極
この順で有する。
第1の電極は本発明の有機圧電フィルムの一方の主面上に直接又は間接的に配置され、及び
第2の電極は本発明の有機圧電フィルムの他方の主面上に直接又は間接的に配置される。
本発明の有機圧電フィルムは、圧電振動発電装置が受けた振動の機械的エネルギーを電気エネルギーに変換できる。当該電気エネルギーは、第1の電極、及び第2の電極を介して、2次電池等に送られる。
Piezoelectric Vibration Power Generator The organic piezoelectric film of the present invention (preferably the organic piezoelectric film according to any one of the above items 1, 2, 5 to 12, and 14) can be suitably used in a piezoelectric vibration power generator.
The piezoelectric vibration power generation device having the organic piezoelectric film of the present invention is preferably
Preferably,
A first electrode,
It comprises, in this order, an organic piezoelectric film of the present invention, and a second electrode.
The first electrode is disposed directly or indirectly on one main surface of the organic piezoelectric film of the present invention, and the second electrode is disposed directly or indirectly on the other main surface of the organic piezoelectric film of the present invention.
The organic piezoelectric film of the present invention can convert mechanical energy of vibration received by a piezoelectric vibration power generation device into electrical energy. The electrical energy is sent to a secondary battery or the like via the first electrode and the second electrode.
平面スピーカー
本発明の有機圧電フィルムは、平面スピーカーに好適に使用できる。
本発明の有機圧電フィルムを有する平面スピーカーは、好ましくは、
好ましくは、
第1の電極、
本発明の有機圧電フィルム、及び
第2の電極
この順で有する。
当該平面スピーカーにおいて、本発明の有機圧電フィルムは、第1の電極、及び第2の電極を介して受け取った電気エネルギーを機械的エネルギーに変換できる。これにより、本発明の有機圧電フィルムが変形して、振動し、音を発生できる。
Flat Speaker The organic piezoelectric film of the present invention can be suitably used in a flat speaker.
The flat speaker having the organic piezoelectric film of the present invention preferably has:
Preferably,
A first electrode,
It comprises, in this order, an organic piezoelectric film of the present invention, and a second electrode.
In the flat speaker, the organic piezoelectric film of the present invention can convert electrical energy received via the first electrode and the second electrode into mechanical energy, which causes the organic piezoelectric film of the present invention to deform and vibrate, thereby generating sound.
本発明の有機圧電フィルムを有するタッチパネルは、入力装置(すなわち、本発明の有機圧電フィルムを有する入力装置)に用いることができる。当該タッチパネルを有する入力装置は、タッチ位置、タッチ圧、又はその両方に基づく入力が可能である。当該タッチパネルを有する入力装置は、位置検出部及び圧力検出部を有することが出来る。 A touch panel having the organic piezoelectric film of the present invention can be used in an input device (i.e., an input device having the organic piezoelectric film of the present invention). An input device having the touch panel is capable of input based on touch position, touch pressure, or both. An input device having the touch panel can have a position detection unit and a pressure detection unit.
当該入力装置は、電子機器(例、携帯電話(例、スマートフォン)、携帯情報端末(PDA)、タブレットPC、ATM、自動券売機、及びカーナビゲーションシステム)に用いることができる。当該入力装置を有する電子機器は、タッチ位置、タッチ圧又はその両方に基づく操作及び動作が可能である。 The input device can be used in electronic devices (e.g., mobile phones (e.g., smartphones), personal digital assistants (PDAs), tablet PCs, ATMs, automatic ticket vending machines, and car navigation systems). Electronic devices having the input device can be operated and actuated based on touch position, touch pressure, or both.
バイモルフ型圧電フィルム
本発明の有機圧電フィルムを、圧力センサー、又はハプティックデバイスに用いる場合には、本発明の有機圧電フィルムは、2枚の有機圧電フィルムを互いに貼りあわせた、いわゆるバイモルフ構造を構成していてもよい。すなわち、本発明は、当該バイモルフ型圧電フィルムもまた提供するものである。このようなバイモルフ型圧電フィルムを圧力センサーとして用いる際には、特に、焦電ノイズ除去の観点から、当該バイモルフ型圧電フィルムは、2枚の有機圧電フィルムの分極方向が互いに逆向きになるように貼り合せたバイモルフ構造を有することが好ましい。これにより、温度上昇によって同じ極性の電荷が生じる面がそれぞれ外側になるように配置されるので、それぞれの焦電フィルムから生じる焦電信号(焦電ノイズ)の一部、又は全部が相殺されることができる。当該バイモルフ型圧電フィルムは、通常、例えば、平面視で、方形(例:長方形、正方形)状、又は円形(例:楕円形、真円形)状の形状を有していることができる。当該バイモルフ型圧電フィルム(圧電素子)の両面(すなわち、2枚の本発明の有機圧電フィルム)には、それぞれ検出電極が設けられていることができる。
2枚の本発明の有機圧電フィルムは、それぞれ、互いに粘着シート、又は接着剤層で貼り合わせられていてもよく、互いに直接接触していてもよく、互いに熱融着していてもよく、又は互いに熱圧着していてもよい。
当該粘着シートは、2枚の本発明の有機圧電フィルムを互いに貼り合わせられるものであれば特に限定されず、1又は2以上の層からなることができる。すなわち、当該粘着シートが1層からなる場合、当該粘着シートは粘着剤層からなり、及び当該粘着シートが2以上の層からなる場合、その両外層が粘着剤層である。当該粘着シートが3以上の層からなる場合、当該粘着シートは内層として基材層を有していてもよい。
当該粘着シートにおける基材層は、透明なフィルムであればよく、好ましくは、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリパラフェニレンスルフィド、又はポリアミドイミドのフィルムであることができる。
当該粘着シートにおける粘着剤層は、例えば粘着剤としてアクリル系粘着剤を含有する層であることができる。
前記接着剤層を形成する接着剤は、例えばアクリル系接着剤であることができる。
Bimorph Piezoelectric Film When the organic piezoelectric film of the present invention is used in a pressure sensor or a haptic device, the organic piezoelectric film of the present invention may have a so-called bimorph structure in which two organic piezoelectric films are bonded together. That is, the present invention also provides the bimorph piezoelectric film. When such a bimorph piezoelectric film is used as a pressure sensor, it is preferable that the bimorph piezoelectric film has a bimorph structure in which two organic piezoelectric films are bonded together so that the polarization directions of the two organic piezoelectric films are opposite to each other, particularly from the viewpoint of removing pyroelectric noise. As a result, the surfaces on which charges of the same polarity are generated by a temperature rise are arranged on the outside, so that a part or all of the pyroelectric signals (pyroelectric noise) generated from each pyroelectric film can be offset. The bimorph piezoelectric film can usually have a rectangular (e.g., rectangular, square) or circular (e.g., elliptical, perfect circular) shape in a plan view. Both sides of the bimorph piezoelectric film (piezoelectric element) (i.e., two organic piezoelectric films of the present invention) can each be provided with a detection electrode.
The two organic piezoelectric films of the present invention may be attached to each other with a pressure-sensitive adhesive sheet or adhesive layer, may be in direct contact with each other, may be heat-sealed to each other, or may be heat-pressed to each other.
The pressure-sensitive adhesive sheet is not particularly limited as long as it allows two organic piezoelectric films of the present invention to be bonded to each other, and may be composed of one or more layers. That is, when the pressure-sensitive adhesive sheet is composed of one layer, the pressure-sensitive adhesive sheet is composed of a pressure-sensitive adhesive layer, and when the pressure-sensitive adhesive sheet is composed of two or more layers, both outer layers are pressure-sensitive adhesive layers. When the pressure-sensitive adhesive sheet is composed of three or more layers, the pressure-sensitive adhesive sheet may have a substrate layer as an inner layer.
The substrate layer in the pressure-sensitive adhesive sheet may be any transparent film, and is preferably, for example, a film of polyimide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycarbonate, polyparaphenylene sulfide, or polyamideimide.
The pressure-sensitive adhesive layer in the pressure-sensitive adhesive sheet can be, for example, a layer containing an acrylic pressure-sensitive adhesive as the pressure-sensitive adhesive.
The adhesive forming the adhesive layer can be, for example, an acrylic adhesive.
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
後記の実施例及び比較例においては、次の電極を使用した。
<使用電極>
(1)20mm幅(10mm厚、500mm長)の真鍮棒の中心線上に10mm間隔で電極用針(針状電極)(R=0.06mm;森田製針所製)を1列に並べた針状電極棒
(2)(1)と同様に、15mm間隔で電極用針(R=0.06mm;森田製針所製)を1列に並べた針状電極棒
(3)直径0.1mmの金鍍金したタングステン製の線状電極(500mm長)
In the examples and comparative examples described below, the following electrodes were used.
<Electrodes used>
(1) A needle-shaped electrode bar in which electrode needles (needle electrodes) (R = 0.06 mm; manufactured by Morita Needle Works) are arranged in a row at 10 mm intervals on the center line of a brass rod 20 mm wide (10 mm thick, 500 mm long). (2) A needle-shaped electrode bar in which electrode needles (R = 0.06 mm; manufactured by Morita Needle Works) are arranged in a row at 15 mm intervals, similar to (1). (3) A wire electrode (500 mm long) made of gold-plated tungsten with a diameter of 0.1 mm.
後記の実施例及び比較例においては、次の方法で、全光線透過率、全ヘイズ値、圧電定数d33を測定した。
<全光線透過率>
ヘイズメーター NDH-7000SP(製品名、日本電色工業)を使用し、JIS K-7361に記載の方法に基づいて測定した。
<全ヘイズ値>
ヘイズメーター NDH-7000SP(製品名、日本電色工業)を使用し、JIS K-7136に記載の方法に基づいて測定した。
<内部ヘイズ値>
石英製セルの中に水を入れ、その中にフィルムを挿入し、NDH-7000SP(製品名、日本電色工業)を使用し、JIS K-7136に準拠し測定した。
<圧電定数d33測定>
圧電定数d33の測定は、PIEZOTEST社のピエゾメーターシステムPM300を用いて測定した。当該測定では、1Nでサンプルをクリップし、0.25N、110Hzの力を加えた際の発生電荷を読み取った。
<引張弾性係数>
引張弾性係数は、フィルムのサンプルを、幅20mm×長さ100mmに切り出し、オート
グラフ(島津製作所)を用いて、チャック間50mm、速度50mm/min の条件でJIS K7127に基づいて測定することにより決定した。
<リタデーション>
リタデーションは、フィルムのサンプルを2cm×2cm以上の大きさに切り出して、位相差フィルム・光学材料検査装置 RETS-100(製品名、大塚電子)を用いた測定によって、決定される。本明細書において、リタデーションの数値としては、550nmの値を採用
する。
In the examples and comparative examples described later, the total light transmittance, total haze value, and piezoelectric constant d33 were measured by the following methods.
<Total light transmittance>
The haze was measured using a haze meter NDH-7000SP (product name, Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) according to the method described in JIS K-7361.
<Total haze value>
The haze was measured using a haze meter NDH-7000SP (product name, Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) according to the method described in JIS K-7136.
<Internal haze value>
Water was poured into a quartz cell, the film was inserted therein, and measurements were performed using an NDH-7000SP (product name, Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) in accordance with JIS K-7136.
<Measurement of piezoelectric constant d33>
The piezoelectric constant d33 was measured using a piezometer system PM300 manufactured by PIEZOTEST Co., Ltd. In the measurement, the sample was clipped with 1 N, and the generated charge was read when a force of 0.25 N and 110 Hz was applied.
<Tensile elastic modulus>
The tensile modulus of elasticity was determined by cutting a film sample into a size of 20 mm wide x 100 mm long and measuring it using an autograph (Shimadzu Corporation) at a chuck distance of 50 mm and a speed of 50 mm/min according to JIS K7127.
<Retardation>
The retardation is determined by cutting a film sample into a size of 2 cm x 2 cm or more and measuring it using a retardation film/optical material inspection device RETS-100 (product name, Otsuka Electronics). In this specification, the retardation value is the value at 550 nm.
製造例1(非分極フィルムの製造)
次の製造法により、厚さ40μmの、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体フィルム(モル比 80:20)を製造した。
フッ化ビニリデン-テトラフルオロエチレン共重合体(モル比 80:20)のジメチ
ルアセトアミド(DMAc)溶液、またはメチルエチルケトン(MEK)溶液をPET(ポリエチレンテレフタレート)基材上に流延し、180℃で溶媒を気化させて、厚さ40μmのフィルムを成形した。
Production Example 1 (Production of Non-Polarized Film)
A vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene copolymer film (molar ratio 80:20) having a thickness of 40 μm was produced by the following production method.
A dimethylacetamide (DMAc) or methyl ethyl ketone (MEK) solution of vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer (molar ratio 80:20) was cast onto a PET (polyethylene terephthalate) substrate, and the solvent was evaporated at 180° C. to form a film with a thickness of 40 μm.
実施例1
ISOクラス7のクリーンルーム(湿度60%)の中で、図1にその概要を示したように、アースされたローラー1(直径200mm、幅800mm)であるSUS製のグランド電極上に、抱き角200°で当該ローラー1に沿って移動するように、幅550mm、長さ200m、及び表1に示す各膜厚(20~40μm)を有するフッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体フィルム2(以下、単にフィルム2と称する場合がある。)を設置した。第1電極E1として、針状電極を、当該針状電極の並びがローラー1の表面
に対して垂直(すなわち、ローラー1の動径方向)になり、かつ、フィルム2から針状電極(第1電極E1)の先端が10mm上空に離れた位置になるように設置した。第1電極E1は、第1高圧電源V1が接続されている。さらに、前記針状電極(第1電極E1)から、フィルム2の長さにして100mm離れた位置、及び150mm離れた位置に、それぞれ、第2電極E2として、直径0.1mmの金鍍金したタングステン製の線状電極(550mm長)1本を、フィルム2から20mm上空に離れた位置になるように設置した。各第2電極E2は、それぞれ、第2高圧電源V2が接続されている。
針状電極(第1電極E1)には-10kVの電圧を、線状電極(第2電極E2)には-10~-15kVの電圧を印加した後、96cm/分の速さでフィルム2を図3の矢印方向に移動させて、針状電極(第1電極)の先端と、それに続く線状電極(第2電極)から発生するコロナ放電の下を通過させ、更に、アースされた金属ロール3(直径70mm)に接触させてフィルム2を除電した。その後、スリッターを用いて、フィルム2の両端をそれぞれ0.5cm幅除去し、PETフィルムを間に挟みながら、直径6インチの円筒状の芯に、得られた分極化フィルムを巻き取った。
ここで、針状電極(第1電極E1)とフィルム2との距離、及び線状電極(第2電極E2)とフィルム2との距離がともに一定(電極とフィルムとの間の最長距離と最短距離の差が、0mm)になるように調製して、8個のサンプルを製造した(サンプル番号1~8)。
これに加えて、以下の2個のサンプル(サンプル番号9、10)
前述のサンプル番号1~8とは異なり、針状電極(第1電極E1)とフィルム2との距離は一定になるように調製したが、一方、線状電極(第2電極E2)とフィルム2との距離が一定になるように調製することを省略したので、線状電極が傾いて固定され、フィルム2の進行方向に対して右端がフィルム2から25mm上空に離れた位置、左端が15mm上空に離れた位置に固定された状態で、1個のサンプル(膜厚40μm)を製造した(サンプル番号9)。
前述のサンプル番号1~8とは異なり、線状電極(第2電極E2)とフィルム2との距離が一定になるように調製したが、一方、針状電極(第1電極E1)とフィルム2との距離が一定になるように調製することを省略したので、線状電極が傾いて固定され、フィルムの進行方向に対して右端がフィルム2から20mm上空に離れた位置、左端が10mm上空に離れた位置に固定された状態で、1個のサンプル(膜厚20μm)を製造した(サンプル番号10)。
Example 1
In an ISO class 7 clean room (humidity 60%), as shown in FIG. 1, a vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene copolymer film 2 (hereinafter sometimes simply referred to as film 2) having a width of 550 mm, a length of 200 m, and a thickness (20 to 40 μm) shown in Table 1 was placed on a grounded roller 1 (diameter 200 mm, width 800 mm) made of SUS, so as to move along the roller 1 at a wrap angle of 200°, as shown in FIG. 1. As the first electrode E1, a needle-like electrode was placed so that the arrangement of the needle-like electrodes was perpendicular to the surface of the roller 1 (i.e., in the radial direction of the roller 1) and the tip of the needle-like electrode (first electrode E1) was located 10 mm above the film 2. A first high-voltage power source V1 was connected to the first electrode E1. Furthermore, at positions 100 mm and 150 mm away from the needle-like electrode (first electrode E1) in terms of the length of the film 2, a wire electrode (550 mm long) made of gold-plated tungsten and having a diameter of 0.1 mm was placed as the second electrode E2, at positions 20 mm above the film 2. A second high-voltage power supply V2 was connected to each of the second electrodes E2.
A voltage of -10 kV was applied to the needle electrode (first electrode E1) and a voltage of -10 to -15 kV was applied to the linear electrode (second electrode E2), and then the film 2 was moved in the direction of the arrow in Figure 3 at a speed of 96 cm/min, passing under the corona discharge generated from the tip of the needle electrode (first electrode) and the linear electrode (second electrode) following it, and further contacting the film 2 with a grounded metal roll 3 (diameter 70 mm) to remove electricity from the film 2. Thereafter, a slitter was used to remove a width of 0.5 cm from each end of the film 2, and the resulting polarized film was wound up around a cylindrical core with a diameter of 6 inches while sandwiching a PET film between them.
Here, the distance between the needle-shaped electrode (first electrode E1) and the film 2, and the distance between the linear electrode (second electrode E2) and the film 2 were both adjusted to be constant (the difference between the longest and shortest distances between the electrodes and the film was 0 mm), and eight samples (sample numbers 1 to 8) were manufactured.
In addition, the following two samples (sample numbers 9 and 10)
Unlike the above-mentioned sample numbers 1 to 8, the distance between the needle-shaped electrode (first electrode E1) and the film 2 was adjusted to be constant, but on the other hand, adjusting the distance between the linear electrode (second electrode E2) and the film 2 to be constant was omitted. Therefore, one sample (film thickness 40 μm) was manufactured (sample number 9) in a state where the linear electrode was fixed at an angle and the right end was fixed at a position 25 mm above the film 2 and the left end was fixed at a position 15 mm above the film 2 with respect to the traveling direction of the film 2.
Unlike the above-mentioned sample numbers 1 to 8, the distance between the linear electrode (second electrode E2) and the film 2 was adjusted to be constant, but on the other hand, adjusting the distance between the needle-like electrode (first electrode E1) and the film 2 to be constant was omitted, so that one sample (film thickness 20 μm) was manufactured (sample number 10) in a state where the linear electrode was fixed at an angle and the right end was fixed at a position 20 mm above the film 2 and the left end was fixed at a position 10 mm above the film 2 with respect to the direction of film travel.
試験例1
圧電性の測定には、Piezo Test社のd33メーターPM300(これに、サンプル固定治具として先端が1.5mmφのピンをとりつけた)を用いた。当該メーターにおいて、Rng/Mode: VLO/d33、Frequency:110 Hz、及びDyn Force:0.25 Nの条件に設定し、102gの錘を検出部分に乗せて、前記メーターのSt.Fが1.0Nになるのを確認してから、サンプル固定治具に先端の以下の手順で測定を行った。
(1)50mm[流れ方向]/500mm[幅方向]の大きさでフィルムを切断した
(2)圧電フィルムに折り目やシワが入らないように、平坦かつ綺麗な台の上にフィルムを
置いた。
(3)幅方向に50mm間隔で、10箇所に、油性ペンで印をつけた。
(4)フィルムにシワや折り目が入らないように検出部分にセットし、トリガーを時計回り
に回し、St.F: 1.0 Nになるまでフォースヘッドを下ろし、前記印をつけた各箇所で、30
秒後d33の値を読み取った。
表1に測定結果を示す。
The piezoelectricity was measured using a d33 meter PM300 manufactured by Piezo Test (to which a pin with a tip of 1.5 mm diameter was attached as a sample fixing jig). The meter was set under the following conditions: Rng/Mode: VLO/d33, Frequency: 110 Hz, and Dyn Force: 0.25 N. A 102 g weight was placed on the detection part, and after confirming that the St.F of the meter was 1.0 N, the tip of the sample fixing jig was attached to the measurement in the following manner.
(1) The film was cut to a size of 50 mm [machine direction] x 500 mm [width direction].
(2) The piezoelectric film was placed on a flat and clean surface to avoid creases or wrinkles in the film.
(3) Marks were made with a permanent marker at 10 locations at 50 mm intervals across the width.
(4) Place the film on the detection part, taking care not to wrinkle or crease the film, turn the trigger clockwise, and lower the force head until St.F: 1.0 N. At each of the marked points,
Seconds later the value of d33 was read.
The measurement results are shown in Table 1.
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